JP2007279629A - Optical device, space part manufacturing method, and projector - Google Patents
Optical device, space part manufacturing method, and projector Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007279629A JP2007279629A JP2006109471A JP2006109471A JP2007279629A JP 2007279629 A JP2007279629 A JP 2007279629A JP 2006109471 A JP2006109471 A JP 2006109471A JP 2006109471 A JP2006109471 A JP 2006109471A JP 2007279629 A JP2007279629 A JP 2007279629A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical device
- light valve
- liquid refrigerant
- incident
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 228
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 149
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 135
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 131
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 186
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- 239000002826 coolant Substances 0.000 abstract description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 11
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 81
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 79
- 239000010408 film Substances 0.000 description 58
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 24
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 21
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 description 17
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 15
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 14
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 14
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 14
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 14
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 13
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 13
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 13
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 11
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 10
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 6
- 239000011796 hollow space material Substances 0.000 description 6
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 6
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101000911772 Homo sapiens Hsc70-interacting protein Proteins 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000011900 installation process Methods 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000004988 Nematic liquid crystal Substances 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 101001139126 Homo sapiens Krueppel-like factor 6 Proteins 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本発明は、光学装置、間隙部の製造方法、及びプロジェクタに関するものである。 The present invention relates to an optical device, a method for manufacturing a gap, and a projector.
従来、プロジェクタは、光源装置が発光して光束を射出することによる熱エネルギーで、光学素子である光変調素子としてのライトバルブ、光変換素子としての偏光板などが発熱する。その発熱するライトバルブや偏光板に対する冷却方式は、冷却ファンなどを用いて、外気を吹き付ける空冷方式が主流となっている。しかし、近年のプロジェクタは、高輝度化が進み、冷却性能を向上する必要が出てきている。冷却性能を向上させるためには、一般的に冷却ファンの風量・風速を大きくすることにより対応しているため、プロジェクタの小型化・静音化などが犠牲となっている。また、外気をプロジェクタ内部に多く取込むため、塵埃・油煙なども吸気してしまい、冷却対象となる光学素子(ライトバルブや偏光板を含む)を汚染して光学素子の性能を低下させる原因ともなっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a projector, a light valve as a light modulation element, which is an optical element, a polarizing plate as a light conversion element, and the like generate heat by heat energy generated by the light source device emitting light and emitting a light beam. As a cooling method for the light valve and the polarizing plate that generate heat, an air cooling method in which outside air is blown using a cooling fan or the like is mainly used. However, recent projectors have been improved in brightness and need to improve cooling performance. In general, the cooling performance is improved by increasing the air flow rate and speed of the cooling fan, which sacrifices downsizing and noise reduction of the projector. In addition, since a large amount of outside air is taken into the projector, dust and oily smoke are also sucked in, causing contamination of the optical elements (including light valves and polarizing plates) to be cooled, leading to deterioration of the performance of the optical elements. ing.
上述した問題を解決するために、液体冷媒を用いてライトバルブや偏光板などを冷却する液冷方式が提案されている。液冷方式を実現する液冷構造として、特許文献1では、ライトバルブを枠に固定して、枠の中の液体冷媒を循環させるものが提案されている。また、特許文献2では、ライトバルブの基板に液体冷媒を全面的に接したものが提案されている。また、特許文献3では、ライトバルブを構成する基板に透明な熱伝導層を形成して、基板からの熱伝導性を向上させたものが提案されている。
In order to solve the above-described problem, a liquid cooling method for cooling a light valve, a polarizing plate, and the like using a liquid refrigerant has been proposed. As a liquid cooling structure for realizing a liquid cooling system,
しかしながら、特許文献1は、発熱源である基板面から直接的に熱を取り去ることができず、基板から枠への熱伝導による間接的な冷却のため、冷却効率が低下するという課題があった。また、特許文献2は、照明系の焦点面となるライトバルブ面に液体冷媒が流れるため、液体冷媒に発生する気泡や温度の不均一によるゆらぎなどによって投射映像の画質劣化が発生し易いという課題があった。また、特許文献3は、熱伝導層が薄膜のため、十分な量の熱を伝導させるには少々課題があった。
However,
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、光変調素子に対して、画質低下を起こさず効率的な冷却を実現できる光学装置、間隙部の製造方法、及びプロジェクタを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides an optical device, a gap manufacturing method, and a projector that can realize efficient cooling of a light modulation element without causing image quality degradation. Objective.
上述した目的を達成するために、本発明の光学装置は、液体冷媒を用いて冷却を行う光学装置であって、光束を画像情報に応じて変調して射出する光変調素子と、光変調素子を保持し、光変調素子の画像形成領域外に対応する領域に、液体冷媒が内部に封入される中空部が形成され、熱伝導性を有する光変調素子冷却枠と、を備え、光変調素子は、複数の画素電極および画素電極を駆動するスイッチング素子が配列された素子基板と、素子基板と対向して設けられ、所定領域内の内面に断面を有する対向基板と、対向基板の外面から素子基板側に向けて所定角度で入射する入射光のうち、隣接する画素電極の間の領域へ向かう光を遮光して画素電極の有効表示領域へ向かう入射光を遮光しない対向基板の所定領域内に有する断面内に、熱伝導性を有して形成される遮光部と、を有し、光変調素子冷却枠は、中空部内の液体冷媒に対して熱伝導可能に光変調素子の有する遮光部を密着固定して、光変調素子を保持することを特徴とする。
ここで、「対向基板の内面」とは、対向基板の基板面のうち素子基板と対向する基板面を意味し、「対向基板の外面」とは、この内面とは反対側の基板面を意味する。また、有効表示領域とは、画素電極により形成される画素領域のうち、表示に有効な領域(スイッチング素子の形成領域や各種配線の形成領域などは無効領域となる)をいう。
In order to achieve the above-described object, an optical device of the present invention is an optical device that performs cooling using a liquid refrigerant, and modulates and emits a light beam according to image information, and a light modulation device A light modulation element cooling frame having a thermal conductivity and a hollow portion in which a liquid refrigerant is sealed is formed in an area corresponding to the outside of the image forming area of the light modulation element. Includes an element substrate on which a plurality of pixel electrodes and switching elements for driving the pixel electrodes are arranged, a counter substrate provided facing the element substrate and having a cross section on the inner surface in a predetermined region, and an element from the outer surface of the counter substrate Of incident light incident at a predetermined angle toward the substrate side, the light directed to the region between adjacent pixel electrodes is shielded, and the incident light directed to the effective display region of the pixel electrode is not shielded within a predetermined region of the counter substrate. Within the cross section, heat conduction The light modulation element cooling frame is configured to closely fix the light shielding part of the light modulation element so as to be able to conduct heat with respect to the liquid refrigerant in the hollow portion. It is characterized by holding.
Here, “the inner surface of the counter substrate” means a substrate surface of the counter substrate that faces the element substrate, and “the outer surface of the counter substrate” means a substrate surface opposite to the inner surface. To do. In addition, the effective display area refers to an area effective for display among pixel areas formed by pixel electrodes (a switching element formation area, various wiring formation areas, and the like are invalid areas).
このような光学装置によれば、光変調素子の画像形成領域外に対応する領域に、液体冷媒が内部に封入される中空部が形成されるため、光変調素子の画像形成領域には液体冷媒が存在しない。これにより、液体冷媒に発生する気泡や温度の不均一によるゆらぎなどによって投射映像の画質劣化が発生しない。
また、遮光部が、隣接する画素電極の間の領域へ向かう光を遮光して、画素電極の有効表示領域へ向かう入射光を遮光しない対向基板の所定領域内に形成されるため、画素電極へ向かう光が弱まることが無い。
また、遮光部は、対向基板の所定領域内の内面に有する断面内に、熱伝導性を有して形成されるため、熱が伝導する方向に対する断面積を十分に大きくすることができ、光変調素子内部で発生した熱を効率よく伝導することができる。
また、光変調素子冷却枠は、中空部内の液体冷媒に対して熱伝導可能に遮光部を密着固定するため、光変調素子で発熱した熱が遮光部に伝導し、その熱は、遮光部から光変調素子冷却枠に伝導し、光変調素子冷却枠の外面から放熱されると共に、熱は中空部内の液体冷媒に伝導する。液体冷媒に熱が伝導することにより、液体冷媒の自然対流が起こり、熱が効率的に冷却される。
従って、画質低下を起こさず効率的な冷却を実現できる。
According to such an optical device, since the hollow portion in which the liquid refrigerant is sealed is formed in the area corresponding to the outside of the image forming area of the light modulation element, the liquid refrigerant is formed in the image forming area of the light modulation element. Does not exist. As a result, the image quality of the projected image does not deteriorate due to bubbles generated in the liquid refrigerant or fluctuations due to temperature non-uniformity.
Further, since the light shielding portion is formed in a predetermined region of the counter substrate that shields the light traveling toward the region between the adjacent pixel electrodes and does not shield the incident light traveling toward the effective display region of the pixel electrode. The light that goes is never weakened.
Further, since the light shielding portion is formed with thermal conductivity in the cross section of the inner surface in the predetermined area of the counter substrate, the cross sectional area with respect to the direction in which heat is conducted can be sufficiently increased. Heat generated inside the modulation element can be efficiently conducted.
In addition, the light modulation element cooling frame closely fixes the light shielding portion so as to be able to conduct heat with respect to the liquid refrigerant in the hollow portion, so that heat generated by the light modulation element is conducted to the light shielding portion, and the heat is transmitted from the light shielding portion. The heat is conducted to the light modulation element cooling frame and is radiated from the outer surface of the light modulation element cooling frame, and the heat is conducted to the liquid refrigerant in the hollow portion. When heat is conducted to the liquid refrigerant, natural convection of the liquid refrigerant occurs and the heat is efficiently cooled.
Therefore, efficient cooling can be realized without causing image quality degradation.
上記光学装置において、光変調素子冷却枠の中空部と連結され、液体冷媒を循環させる流路を形成する循環部と、循環部の流路中に設置され、循環部を介して連結される中空部に液体冷媒を強制的に循環させる循環駆動部と、を備えることが好ましい。 In the above optical device, a hollow part connected to the hollow part of the light modulation element cooling frame and forming a flow path for circulating the liquid refrigerant, and a hollow installed in the flow path of the circulation part and connected via the circulation part It is preferable to include a circulation drive unit that forcibly circulates the liquid refrigerant in the unit.
このような光学装置によれば、循環駆動部により、循環部が形成する流路中に液体冷媒を強制的に循環させるため、循環部と連結される中空部の内部で強制的な対流がおこる。それにより、中空部が形成される光変調素子冷却枠が保持する光変調素子の熱は、強制的な循環と対流により更に効率的に冷却される。従って、更に効率的な冷却を実現できる。 According to such an optical device, since the liquid refrigerant is forcibly circulated in the flow path formed by the circulation unit by the circulation drive unit, forced convection occurs inside the hollow portion connected to the circulation unit. . Accordingly, the heat of the light modulation element held by the light modulation element cooling frame in which the hollow portion is formed is further efficiently cooled by forced circulation and convection. Therefore, more efficient cooling can be realized.
上記光学装置において、循環部および循環駆動部は、中空部を形成する光変調素子冷却枠に設置されて構成されることが好ましい。 In the optical device, it is preferable that the circulation unit and the circulation drive unit are installed in a light modulation element cooling frame that forms a hollow portion.
このような光学装置によれば、循環部および循環駆動部が光変調素子冷却枠に設置されて構成されることにより、コンパクトな冷却構造を構成することができ、光変調素子の熱を冷却することができるため、光学装置の製造における組立性や光学装置の信頼性が向上する。 According to such an optical device, the circulation unit and the circulation drive unit are installed and configured in the light modulation element cooling frame, so that a compact cooling structure can be configured and the heat of the light modulation element is cooled. Therefore, the assemblability in manufacturing the optical device and the reliability of the optical device are improved.
上記光学装置において、遮光部が形成される断面内に液体冷媒が封入される間隙部を有していることが好ましい。 In the above optical device, it is preferable to have a gap portion in which the liquid refrigerant is sealed in the cross section where the light shielding portion is formed.
このような光学装置によれば、遮光部が形成される断面内に液体冷媒が封入される間隙部を有するため、液体冷媒の対流により熱伝達が効率的に行われ、効率的な冷却を実現できる。 According to such an optical device, since there is a gap portion in which the liquid refrigerant is sealed in the cross section where the light shielding portion is formed, heat transfer is efficiently performed by convection of the liquid refrigerant, and efficient cooling is realized. it can.
上記光学装置において、断面内に液体冷媒が封入される中空部材が設置されることが好ましい。 In the optical device, it is preferable that a hollow member in which a liquid refrigerant is enclosed is installed in a cross section.
このような光学装置によれば、断面内に液体冷媒が封入される中空部材を有するため、液体冷媒の漏洩のリスクを抑えることができる。 According to such an optical device, since the hollow member in which the liquid refrigerant is sealed is included in the cross section, the risk of leakage of the liquid refrigerant can be suppressed.
上述した目的を達成するために、本発明の間隙部の製造方法は、対向基板の有する断面内に、遮光部を形成する材料とは異なる材料により被間隙部を形成する工程と、断面内に被間隙部を覆うように遮光部を形成する工程と、被間隙部を除去する除去工程と、を含むことを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a gap portion manufacturing method of the present invention includes a step of forming a gap portion with a material different from a material for forming a light shielding portion in a cross section of a counter substrate, The method includes a step of forming a light shielding portion so as to cover the gap portion and a removing step of removing the gap portion.
このような間隙部の製造方法によれば、後に間隙部となる被間隙部を最初に形成し、次に、被間隙部を覆うように遮光部を形成し、次に、除去工程により被間隙部を除去することにより、間隙部を効率良く形成することができる。 According to such a method for manufacturing a gap portion, a gap portion to be a gap portion later is formed first, then a light shielding portion is formed so as to cover the gap portion, and then a gap is formed by a removal process. By removing the portion, the gap can be formed efficiently.
上述した目的を達成するために、本発明のプロジェクタは、上述したいずれかの光学装置と、光束を射出する光源装置と、光学装置により形成された光学像を投射する投射部と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a projector according to the present invention includes any one of the above-described optical devices, a light source device that emits a light beam, and a projection unit that projects an optical image formed by the optical device. It is characterized by.
このようなプロジェクタによれば、上述したいずれかの光学装置を備え、光源装置から光束が射出され、光学装置で画像情報に応じて変調して光学像を形成し、投射部により形成された光学像を投射する。これにより、上述した光学装置の効果を併せ持つことで、温度特性が向上したプロジェクタを提供することができる。 According to such a projector, any one of the optical devices described above is provided, a light beam is emitted from the light source device, and an optical image is formed by the optical device according to image information, and is formed by the projection unit. Project an image. Accordingly, it is possible to provide a projector having improved temperature characteristics by combining the effects of the optical device described above.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
なお本明細書では、光変調素子としての液晶ライトバルブに関して、各構成部材における液晶層側を内側と呼び、その反対側を外側と呼ぶことにする。また、「非選択電圧印加時」および「選択電圧印加時」とは、それぞれ「液晶層への印加電圧が液晶の配向が変化するしきい値電圧近傍である時」および「液晶層への印加電圧が液晶のしきい値電圧に比べて十分高い時」を意味しているものとする。
なお本実施形態では、液晶ライトバルブに関して、スイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下TFTという)素子を用いたアクティブマトリクス方式の透過型の液晶ライトバルブを例にして説明する。
(第1実施形態)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
In the present specification, regarding the liquid crystal light valve as the light modulation element, the liquid crystal layer side of each component is referred to as the inner side, and the opposite side is referred to as the outer side. “When non-selection voltage is applied” and “when selection voltage is applied” are respectively “when the applied voltage to the liquid crystal layer is near the threshold voltage at which the liquid crystal orientation changes” and “applied to the liquid crystal layer”. "When the voltage is sufficiently higher than the threshold voltage of the liquid crystal".
In the present embodiment, the liquid crystal light valve will be described by taking an active matrix type transmissive liquid crystal light valve using a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) element as a switching element as an example.
(First embodiment)
図1は、本発明の第1実施形態に係る液晶ライトバルブの等価回路図である。図1を用いて、液晶ライトバルブ1の等価回路図を説明する。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of the liquid crystal light valve according to the first embodiment of the present invention. An equivalent circuit diagram of the liquid crystal
透過型の液晶ライトバルブ1の画像表示領域を構成すべくマトリクス状に配置された複数のドットには、画素電極20が形成されている。また、その画素電極20の側方には、当該画素電極20への通電制御を行うためのスイッチング素子であるTFT素子15が形成されている。このTFT素子15のソースには、データ線10が電気的に接続されている。その各データ線10には、画像信号S1,S2,…,Snが供給されるようになっている。なお画像信号S1,S2,…,Snは、各データ線10に対してこの順に線順次で供給してもよく、相隣接する複数のデータ線10に対してグループ毎に供給しても良い。
また、TFT素子15のゲートには、走査線9が電気的に接続されている。走査線9には、所定のタイミングでパルス的に走査信号G1,G2,…,Gnが供給されるようになっている。なお走査信号G1,G2,…,Gnは、各走査線9に対してこの順に線順次で印加する。また、TFT素子15のドレインには、画素電極20が電気的に接続されている。そして、走査線9から供給された走査信号G1,G2,…,Gnにより、スイッチング素子であるTFT素子15を一定期間だけオン状態にすると、データ線10から供給された画像信号S1,S2,…,Snが、各画素の液晶に所定のタイミングで書き込まれるようになっている。
Further, the
液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号S1,S2,…,Snは、画素電極20と後述する共通電極との間に形成される液晶容量で一定期間保持される。なお、保持された画像信号S1,S2,…,Snがリークするのを防止するため、画素電極20と容量線60との間に蓄積容量51が形成され、液晶容量と並列に配置されている。このように、液晶に電圧信号が印加されると、印加された電圧レベルにより液晶分子の配向状態が変化する。これにより、液晶に入射した光が変調されて、階調表示ができるようになっている。
The predetermined level image signals S1, S2,..., Sn written in the liquid crystal are held for a certain period by a liquid crystal capacitor formed between the
図2は、液晶ライトバルブの平面構造の説明図である。図2を用いて、液晶ライトバルブ1の平面構造を説明する。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a planar structure of the liquid crystal light valve. The planar structure of the liquid crystal
本実施形態の液晶ライトバルブ1では、素子基板としてのTFTアレイ基板4(図3に図示)上に、矩形形状の画素電極20(破線20aによりその輪郭を示す)がマトリクス状に配列形成されている。また、画素電極20の縦横の境界に沿って、データ線10、走査線9および容量線60が設けられている。また、斜線で示す領域(対向基板5(図3に図示)上)には遮光部21が格子状に設けられる。本実施形態では、各画素電極20の形成された領域がドット領域であり、マトリクス状に配置されたドット領域ごとに表示を行うことができるようになっている。
In the liquid crystal
TFT素子15(図3に図示)は、ポリシリコン膜等からなる半導体層1aを中心として形成されている。半導体層1aのソース領域(後述)には、コンタクトホール53を介して、データ線10が電気的に接続されている。また、半導体層1aのドレイン領域(後述)には、コンタクトホール54を介して、画素電極20が電気的に接続されている。一方、半導体層1aにおける走査線9との対向部分には、チャネル領域1a’が形成されている。なお走査線9は、チャネル領域1a’との対向部分においてゲート電極として機能する。
The TFT element 15 (shown in FIG. 3) is formed around a
図3は、液晶ライトバルブの断面構造の説明図であり、図2のA−A’線における側面断面図である。図3を用いて、液晶ライトバルブ1の断面構造を説明する。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a cross-sectional structure of the liquid crystal light valve, and is a side cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 2. The cross-sectional structure of the liquid crystal
図3に示すように、本実施形態の液晶ライトバルブ1は、TFTアレイ基板4と、これに対向配置された対向基板5と、これらの間に挟持された液晶層8とを主体として構成されている。TFTアレイ基板4は、ガラスや石英等の透光性材料からなり、内側にはTFT素子15や画素電極20、配向膜22aなどが設けられている。一方の対向基板5は、ガラスや石英等の透光性材料からなり、内側には共通電極57や配向膜22bなどが設けられている。
As shown in FIG. 3, the liquid crystal
TFTアレイ基板4の表面には第1層間絶縁膜59が形成されている。そして、第1層間絶縁膜59の表面には多結晶シリコン等からなる半導体層1aが形成され、この半導体層1aを中心としてTFT素子15が形成されている。半導体層1aにおける走査線9との対向部分にはチャネル領域1a’が形成され、その両側にソース領域およびドレイン領域が形成されている。なお、このTFT素子15はLDD(Lightly Doped Drain)構造を採用しているため、ソース領域およびドレイン領域に、それぞれ不純物濃度が相対的に高い高濃度領域と、相対的に低い低濃度領域(LDD領域)とが形成されている。すなわち、ソース領域には低濃度ソース領域1bと高濃度ソース領域1dとが形成され、ドレイン領域には低濃度ドレイン領域1cと高濃度ドレイン領域1eとが形成されている。
A first
半導体層1aの表面には、ゲート絶縁膜2が形成されている。そして、ゲート絶縁膜2の表面に走査線9が形成されて、その一部がゲート電極を構成している。また、ゲート絶縁膜2および走査線9の表面には、第2層間絶縁膜61が形成されている。そして、第2層間絶縁膜61の表面にデータ線10が形成され、第2層間絶縁膜61に形成されたコンタクトホール53を介して、高濃度ソース領域1dと電気的に接続されている。さらに、第2層間絶縁膜61およびデータ線10の表面には、第3層間絶縁膜62が形成されている。そして、第3層間絶縁膜62の表面には、インジウム錫酸化物(Indium Tin Oxide、以下ITOという)等の透明導電性材料からなる画素電極20が形成されている。この画素電極20は、第2層間絶縁膜61および第3層間絶縁膜62に形成されたコンタクトホール54を介して、高濃度ドレイン領域1eと電気的に接続されている。さらに、画素電極20の内側には、ポリイミド等の有機材料からなる配向膜22aが形成されている。配向膜22aの表面にはラビング等が施され、非選択電圧印加時における液晶分子の配向方向を規制しうるようになっている。なお、走査線9はゲート電極を含むものとして説明したが、走査線9をゲート電極とは別層に形成して、コンタクトホールを介して接続する構成でも良い。
A
なお、本実施形態では、半導体層1aを延設して第1蓄積容量電極1fが形成されている。また、ゲート絶縁膜2を延設して誘電体膜が形成され、その表面に容量線60が配置されて第2蓄積容量電極が形成されている。これらにより、上述した蓄積容量51が構成されている。
In the present embodiment, the first
対向基板5の表面には、ほぼ全面にわたってITO等の透明導電性材料からなる共通電極57が形成されている。さらに、共通電極57の表面には、必要に応じて撥水層(不図示)を介して、ポリイミド等の有機材料からなる配向膜22bが形成されている。配向膜22bの表面にはラビング等が施され、非選択電圧印加時における液晶分子の配向方向を規制しうるようになっている。
A
配向膜22a,22bを形成するには、まずポリイミドをスピンコートにより塗布し、約80℃で10分間程度乾燥させて溶剤を揮発させた後に、約180℃で1時間程度焼成して、ポリイミド膜を形成する。さらに、そのポリイミド膜をラビング密度450程度でラビング処理すれば、配向膜22a、22bが形成される。一例を挙げれば、配向膜22a,22bの厚さは、約25nmに形成されている。なお、配向膜22a,22bの厚さは5〜50nmとすることが好ましく、15〜30nmとすることがより好ましい。
In order to form the
そして、TFTアレイ基板4および対向基板5を周縁部で接着するシール材6(図9に図示)の内側には、ネマチック液晶からなる液晶層8が封止されている。このネマチック液晶分子は、正の誘電率異方性を示すものであり、非選択電圧印加時には電極に対して水平に配向し、選択電圧印加時には電極に対して垂直に配向するようになっている。なお、TFTアレイ基板4の配向膜22aによる配向規制方向と、対向基板5の配向膜22bによる配向規制方向とは、約90°ねじれた状態で配置されている。これにより、本実施形態の液晶ライトバルブ1は、ツイステッドネマチックモードで動作するようになっている。なお、液晶モードとしては、ツイステッドネマチックモードの他に負の誘電率異方性を持つ液晶モード、すなわち垂直配向モードでも良い。
A
図4は、本実施形態に係る液晶ライトバルブの説明図である。なお、図4は、図3に示す断面構造の概略図であり、理解を容易にするため適宜記載を省略している。図4を用いて、液晶ライトバルブ1の遮光部21に関係する断面構造を説明する。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the liquid crystal light valve according to the present embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram of the cross-sectional structure shown in FIG. 3, and is omitted as appropriate for easy understanding. A cross-sectional structure related to the
TFT素子15の形成領域に対応する対向基板5の内面に、遮光部21が形成されている。遮光部21は、対向基板5に入射する光を遮光させると共に、熱伝導を行わせるために、アルミニウム単体や、アルミニウムに他の金属膜を積層したもので構成される。
A
図4(a)に示すように、遮光部21は、膜状に形成されるのではなく、例えば断面が三角形に形成される。具体的には、対向基板5の内面に幅L(L=約4μm)、対向基板5の内部に深さh(h=約10μm)となるように、また、対向基板5の内部で徐々に先細りとなるように対向基板5に埋め込まれて形成される。このように遮光部21が断面を有していることで、液晶ライトバルブ1の内部で発生した熱が遮光部21の延在方向へ伝わり易くなっている。遮光部21のように幅Lが約4μm、深さ(高さ)が約10μmの断面であれば、熱が伝導する方向に対する断面積が十分に大きいといえる。
As shown in FIG. 4A, the
この先細り部分(以下、「テーパ部」という。)21aは、基板に垂直な方向(法線方向)に対して角度θ3をなすように傾いている。なお、光源からの光は、対向基板5に対して一定の方向から入射角θ1で対向基板5に入射し、屈折角θ2で屈折して対向基板5内を直進するようになっている。対向基板5を形成する材料(例えばガラス)の屈折率をn2とすると、sin(θ1)=n2sin(θ2)となる。
The tapered portion (hereinafter referred to as “taper portion”) 21 a is inclined so as to form an angle θ 3 with respect to a direction (normal direction) perpendicular to the substrate. The light from the light source is incident on the
図4(b)に示すように、対向基板5に入射した入射光α1及び入射光β1は、遮光部21に遮られること無く画素電極20に到達する。入射光α1よりも図中左側から入射する入射光α2や、入射光β1よりも図中右側から入射する入射光β2は、遮光部21により遮られることになる。このような光は、遮光部21が存在しない場合には画素電極20に到達するのではなく、隣接する画素電極20の間の領域25に到達する光である。遮光部21は、このような画素電極20以外に到達する光を遮光して(いわゆる有効表示領域ではない領域に到達する光を遮光する)、かつ、画素電極20に到達する光を遮光しないように(いわゆる有効表示領域に到達する光を遮光しない)、図4(b)に示す入射光αを表す線と、入射光βを表す線と、対向基板5の表面を示す線とで囲まれた領域Σ内に収まるように形成されている。対向基板5の表面から領域Σの頂点Pまでの深さHは、式(1)で表すことができる。
H=L/(2(tanθ2))・・・・式(1)
ここで、θ2は上述した入射光の屈折角の値、Lは上述した遮光部21の幅の値を示すものである。θ2については、例えば16°程度にすることが好ましい。
As shown in FIG. 4B, the incident light α 1 and the incident light β 1 incident on the
H = L / (2 (tanθ 2 )) ··· Formula (1)
Here, θ 2 represents the value of the refraction angle of the incident light described above, and L represents the value of the width of the
図4(c)に示すように、図4(b)に示す領域Σからはみ出るように遮光部21を形成した場合、例えば遮光部21の幅Lの値を変えずに高さhの値を式(1)の値よりも大きくした場合には、本来画素電極20に到達することができる入射光α3であっても、遮光部21に遮光されてしまう。なお、ここでは比較のため、図4(c)中に、図4(b)で示した遮光部21を一点鎖線で示してある。入射光α3は一点鎖線で示した遮光部のちょうどふもとの部分を通過して画素電極20に到達することができるが、実線で示した遮光部21のテーパ部21aに遮られ画素電極20に到達することができない。
As shown in FIG. 4C, when the
なお、液晶ライトバルブ1の対向基板5の外形形状は、TFTアレイ基板4(素子基板)の外形形状より大きく構成されており、対向基板5に形成される遮光部21は、対向基板5の外形端近傍まで形成(延設)されている。
Note that the outer shape of the
図5は、液晶ライトバルブの製造工程を示すフローチャートである。図6は、対向側マザー基板に遮光部を形成する工程の説明図である。図5、図6を用いて、本発明の液晶ライトバルブ1の製造工程について説明する。なお、本実施形態では、大面積のマザー基板を用いて複数の液晶ライトバルブを一括して形成し、切断によって個々の液晶ライトバルブ1に分離する方法を例に挙げて説明する。
FIG. 5 is a flowchart showing the manufacturing process of the liquid crystal light valve. FIG. 6 is an explanatory diagram of a process of forming a light shielding portion on the opposing mother substrate. The manufacturing process of the liquid crystal
ST1からST6までの工程により、対向側マザー基板5Mが形成され、ST11からST13までの工程によって配線や例えばアクティブマトリクス型の液晶ライトバルブであればスイッチング素子等が設けられたTFTアレイ側マザー基板4Mが形成される。なお、TFTアレイ側マザー基板4Mは、TFTアレイ基板4となる複数の矩形の表示領域を含む大判の基板であり、対向側マザー基板5Mは、対向基板5となる複数の矩形の表示領域を含む大判の基板である。
The
まず、対向側マザー基板5Mの形成工程(ST1〜ST6)について説明する。
対向側マザー基板5Mに遮光部21を形成する(ST1)。図6(a)に示すように、対向側マザー基板5Mの表面にレジストRを塗布する。次に、図6(b)に示すように、ダイシングによりレジストRが塗布された対向側マザー基板5Mの表面をレジストRごと切削する。このとき、切削部分28の幅Lや深さhが上述した領域Σ内に収まるようにする。次に、図6(c)に示すように、切削部分28にアルミニウム(図6(c)中の斜線で示す部分)を蒸着させる。そして、図6(d)に示すように、レジストR部分及び上部のアルミニウムを除去すると、遮光部21が形成される。
First, the formation process (ST1 to ST6) of the opposite-
The
次に、遮光部21が形成された面に平坦化層、共通電極57を順に形成し(ST2)、当該共通電極57を覆うように配向膜22bを形成し(ST3)、この配向膜22bに対してラビング処理を実行する(ST4)。配向膜22bは、例えばポリイミドを塗布又は印刷することによって形成することができる。
Next, a planarization layer and a
各表示領域の周縁部には、当該表示領域を囲むようにエポキシ樹脂等からなるシール材6(図9に図示)を矩形枠状に形成する(ST5)。このシール材6は、ディスペンサ等を用いて設計された位置に正確に形成する。シール材6は表示領域の角部を開始点として一筆書きで閉環状に形成される。シール材6が形成されるTFTアレイ側マザー基板4M上の領域には、光反射率が高い例えば金属などの材料からなる反射膜(不図示)を予め形成しておく。
A sealing material 6 (shown in FIG. 9) made of epoxy resin or the like is formed in a rectangular frame shape around the display area so as to surround the display area (ST5). The sealing
そして、シール材6で囲まれた表示領域に液晶を塗布する(ST6)。例えば液晶滴下装置内に対向側マザー基板5Mを配置させ、液滴吐出ヘッドから液晶を液滴状にして吐出し、これを基板表面に連続的に多数配置することによって所定の広さを持った液膜を形成する。
And a liquid crystal is apply | coated to the display area enclosed with the sealing material 6 (ST6). For example, the opposing
次に、TFTアレイ側マザー基板4Mの形成工程(ST11〜ST13)について簡単に説明する。
対向側マザー基板5Mの場合と同様に、石英等の透光性材料からなる大判の基材の各表示領域に走査線9、データ線10等を形成し、画素電極20及びTFT素子15を形成する(ST11)。これら走査線9やデータ線10については、例えば基材の表面全体にアルミニウム等の金属をスパッタし、これをエッチングすることによって、各表示領域に対して一括的に形成することができる。次に、各表示領域内にポリイミド等からなる配向膜を形成し(ST12)、この配向膜に対してラビング処理を実行する(ST13)。
Next, a process of forming the TFT array side mother substrate 4M (ST11 to ST13) will be briefly described.
As in the case of the opposing
次に、上記の各工程で形成した対向側マザー基板5MとTFTアレイ側マザー基板4Mとを貼り合わせる(ST21)。両基板を近接させ、TFTアレイ側マザー基板4Mが対向側マザー基板5M上のシール材6に接着させるようにする。対向側マザー基板5MとTFTアレイ側マザー基板4Mとを貼り合わせた後には、シール材6に紫外線(UV)を照射して硬化させる。
Next, the opposing
対向側マザー基板5Mの外側から紫外線を照射すると、当該紫外線は対向側マザー基板5Mを透過してシール材6に照射される。シール材6を透過する紫外線については、予めTFTアレイ側マザー基板4Mのシール材6形成部分に形成しておいた反射膜で反射され、シール材6に照射される。反射膜で反射された紫外線のうち、再びシール材6を透過した紫外線は、遮光部21の平坦な面で再度反射されてシール材6に照射される。このように紫外線を効率よく照射してシール材6を硬化する。
When ultraviolet rays are irradiated from the outside of the opposing
その後、TFTアレイ基板4及び対向基板5にスクライブ線を形成し、当該スクライブ線に沿って液晶パネルを切断し(ST22)、各液晶パネルの洗浄を行い(ST23)、各液晶パネルに例えばACF(異方導電性接着剤)を介してフレキシブル基板を実装して、液晶ライトバルブ1が完成する。
Thereafter, scribe lines are formed on the
なお、本実施形態において、対向側マザー基板5Mは、TFTアレイ側マザー基板4Mとの貼り合せの前にブレイクして、分離された対向基板5をTFTアレイ側マザー基板4M上に貼り合せても良い。
In this embodiment, the
図7は、液晶ライトバルブを光学装置として構成し、プロジェクタに適用したときの光学系の構成を示す模式図である。図7を用いて、プロジェクタ900の光学系35の構成を説明する。なお、液晶ライトバルブ1を光学装置800として構成した場合の詳細な説明は、図8以降に説明する。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of an optical system when the liquid crystal light valve is configured as an optical device and applied to a projector. The configuration of the
図7に示すように、プロジェクタ900の光学系35は、光源装置30、照明光学系40、光変調・変換部70、色合成光学系80および投射部85から構成される。なお、光変調・変換部70は、光源装置30として構成される。また、照明光学系40は、インテグレータ照明光学系41、色分離光学系42およびリレー光学系43から構成される。
As shown in FIG. 7, the
なお、光学部品用筐体45により、光源装置30、照明光学系40、光変調・変換部70および色合成光学系80を構成する各部品が収容され、ユニット化されている。なお、本実施形態での光学系35を構成する照明光学系40は、使用する光学系により、適宜変更や省略など行うことができる。
The
このような光学系35を備えたプロジェクタ900は、光源装置30から射出された光束を光変調・変換部70で画像情報に応じて変調して光学像を形成し、投射部85を介して、形成した光学像を例えばスクリーン(不図示)上に投射する。
The
光学系35の構成と動作を説明する。
なお、ライトバルブ71(本実施形態では、液晶ライトバルブ1をプロジェクタ900の光学系35に用いたものをいう)、入射偏光板72および射出偏光板73での説明中に、図10で示す符号も用いている。
The configuration and operation of the
In the description of the light valve 71 (in this embodiment, the liquid crystal
光源装置30は、本実施形態では、放電式のランプ31を使用している。詳細には、ランプ31として高圧水銀ランプを使用している。ランプ31は、放電により発光して光束を放射状に射出する発光管31aと、発光管31aから射出された放射状の光束を略平行光として照明光学系40の方向に射出するリフレクタ31bとを有して構成されている。
The
照明光学系40を構成するインテグレータ照明光学系41は、光源装置30から射出された光束の照度を照明光軸L(一点鎖線で図示)に直交する面内において均一にするための光学系である。このインテグレータ照明光学系41は、第1レンズアレイ41a、第2レンズアレイ41b、偏光変換素子41c、および重畳レンズ41dを備えて構成される。
The integrator illumination
第1レンズアレイ41aは、照明光軸L方向から見て略矩形形状の輪郭を有する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。各小レンズは、光源装置30から射出された光束を部分光束に分割し、照明光軸Lに沿った方向に射出する。
第2レンズアレイ41bは、第1レンズアレイ41aと略同様の構成であり、小レンズがマトリクス状に配列された構成を有する。この第2レンズアレイ41bは、重畳レンズ41dとともに、第1レンズアレイ41aの各小レンズの像を後述する光変調素子としてのライトバルブ71上に結像させる機能を有する。
The
The
偏光変換素子41cは、第1レンズアレイ41aおよび第2レンズアレイ41bにより分割された各部分光束の偏光方向を略一方向の偏光光束に変換する(揃える)光学素子である。本実施形態での偏光変換素子41cは、照明光軸Lに対して傾斜配置される偏光分離膜(不図示)および反射膜(不図示)を交互に配列した構成を備えている。偏光分離膜は、各部分光束に含まれるP偏光光束およびS偏光光束のうち、一方の偏光光束を透過し、他方の偏光光束を反射する。反射された他方の偏光光束は、反射膜によって曲折され、一方の偏光光束の射出方向、すなわち照明光軸Lに沿った方向に射出される。射出された偏光光束は、偏光変換素子41cの光束射出面(不図示)に配設される位相差板(不図示)によって偏光変換され、ほぼ総ての偏光光束の偏光方向が一方向の偏光光束として揃えられる。
The
偏光光束を変調するタイプのライトバルブ71を用いたプロジェクタ900では、一方向の偏光光束しか利用できないため、ランダムな方向の偏光光束を放射する発光管31aからの光束の略半分が利用されない。このため、偏光変換素子41cを用いることにより、光源装置30から射出された光束を略一方向の偏光光束に変換することにより、光変調・変換部70における光の利用効率を高めている。
In the
重畳レンズ41dは、偏光変換素子41cによって略一方向の偏光光束に変換された複数の部分光束を集光して光変調・変換部70の後述する3つのライトバルブ71の画像形成領域71a上に重畳させる光学素子である。この重畳レンズ41dから射出された光束は、色分離光学系42に射出される。
The superimposing
色分離光学系42は、2枚のダイクロイックミラー42a,42bと、反射ミラー42cとを備える。インテグレータ照明光学系41から射出された複数の部分光束は、2枚のダイクロイックミラー42a,42bにより赤(R)、緑(G)、青(B)の3色の色光に分離される。
The color separation
リレー光学系43は、入射側レンズ43aと、一対のリレーレンズ43cと、反射ミラー43b,43dとを備えている。このリレー光学系43は、本実施形態では、色分離光学系42で分離された色光である青色光を光変調・変換部70の後述する青色光用のライトバルブ71Bまで導く機能を有している。
The relay
この際、色分離光学系42のダイクロイックミラー42aでは、インテグレータ照明光学系41から射出された光束のうち、緑色光成分と青色光成分とを透過し、赤色光成分は反射する。ダイクロイックミラー42aによって反射した赤色光は、反射ミラー42cで反射し、フィールドレンズ41eを通って、赤色光用のライトバルブ71Rに到達する。このフィールドレンズ41eは、第2レンズアレイ41bから射出された各部分光束をその中心軸(主光線)に対して平行な光束に変換する。青色光および緑色光用のライトバルブ71B,71Gの光入射側に設けられたフィールドレンズ41eも同様である。
At this time, the
また、ダイクロイックミラー42aを透過した青色光と緑色光のうち、緑色光は、ダイクロイックミラー42bによって反射し、フィールドレンズ41eを通って、緑色光用のライトバルブ71Gに到達する。一方、青色光は、ダイクロイックミラー42bを透過してリレー光学系43を通り、さらにフィールドレンズ41eを通って、青色光用のライトバルブ71Bに到達する。なお、青色光にリレー光学系43が用いられているのは、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ43aに入射した部分光束をそのまま、フィールドレンズ41eに伝えるためである。なお、リレー光学系43には、3つの色光のうちの青色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、赤色光を通す構成としても良い。
Of the blue light and green light transmitted through the
光変調・変換部70は、入射された光束を画像情報に応じて変調して光学像(カラー画像)を形成する。この光変調・変換部70は、色分離光学系42で分離された各色光が入射される入射側の光変換素子としての3つの入射偏光板72(赤色光用を赤色光入射偏光板72R、緑色光用を緑色光入射偏光板72G、青色光用を青色光入射偏光板72Bとする)を備える。また、各入射偏光板72の後段に設置される光変調素子としての3つのライトバルブ71(赤色光用を赤色光ライトバルブ71R、緑色光用を緑色光ライトバルブ71G、青色光用を青色光ライトバルブ71Bとする)を備える。また、各ライトバルブ71の後段に設置される射出側の光変換素子としての3つの射出偏光板73(赤色光用を赤色光射出偏光板73R、緑色光用を緑色光射出偏光板73G、青色光用を青色光射出偏光板73Bとする)とを備える。
The light modulation /
ライトバルブ71(71R,71G,71B)は、透過型の高温ポリシリコンTFTをスイッチング素子として用いたものであり、対向配置される一対の透明基板内(対向基板5およびTFTアレイ基板4)に液晶(液晶層8)を密封封入して構成されている。そして、このライトバルブ71は、入射偏光板72を介して入射する光束を画像情報に応じて変調して光学像を形成して射出する。
The light valve 71 (71R, 71G, 71B) uses a transmissive high-temperature polysilicon TFT as a switching element, and a liquid crystal is formed in a pair of transparent substrates (the
また、ライトバルブ71は、光学装置800として構成されており、後述する光変調素子冷却枠としてのライトバルブ冷却枠110に保持される。そして、ライトバルブ71は、ランプ31から射出される光束により発熱し、その、発熱による熱は、ライトバルブ冷却枠110に形成される液体冷媒90が封入される中空部111の対流により冷却される。
The
なお、本実施形態では、ライトバルブ71(液晶ライトバルブ1)およびライトバルブ71(液晶ライトバルブ1)を保持するライトバルブ冷却枠110などを合せて光学装置800と称する。なお、光学装置800は、各色光に対応して、赤色光用光学装置800R、緑色光用光学装置800Gおよび青色光用光学装置800Bで構成される(詳細は後述する)。
In this embodiment, the light valve 71 (liquid crystal light valve 1), the light
入射偏光板72は、色分離光学系42で分離された各色光のうち、一方向の偏光光束を透過させ、その他の光束を吸収するものであり、板状平面部を有する透明部材212に密着固定される。また、射出偏光板73も、入射偏光板72と略同様に構成され、ライトバルブ71から射出された光束のうち、所定方向の偏光光束を透過させ、その他の光束を吸収するものであり、透過させる偏光光束の偏光軸は、入射偏光板72において透過させる偏光光束の偏光軸に対して直交するように設定されている。
The
また、入射偏光板72および射出偏光板73もライトバルブ71と同様に、後述する入射偏光板冷却枠210および射出偏光板冷却枠310に保持される。そして、入射偏光板72および射出偏光板73は、ランプ31から射出される光束により発熱し、その発熱による熱は、入射偏光板冷却枠210および射出偏光板冷却枠310に形成される液体冷媒90が封入される中空部211,311の対流により冷却される。
Similarly to the
なお、本実施形態では、入射偏光板72および入射偏光板72を保持する入射偏光板冷却枠210を合せて入射側光変換ユニット200、射出偏光板73および射出偏光板73を保持する射出偏光板冷却枠310を合せて射出側光変換ユニット300と称する。なお、入射側光変換ユニット200は、各色光に対応して、赤色光用入射側光変換ユニット200R、緑色光用入射側光変換ユニット200Gおよび青色光用入射側光変換ユニット200Bで構成される。射出側光変換ユニット300も同様に、赤色光用射出側光変換ユニット300R、緑色光用射出側光変換ユニット300Gおよび青色光用射出側光変換ユニット300Bで構成される。
In the present embodiment, the
色合成光学系80は、1つのクロスダイクロイックプリズム81を備える。クロスダイクロイックプリズム81は、射出偏光板73から射出された色光毎に変調された光学像を合成してカラー画像を形成する光学素子である。このクロスダイクロイックプリズム81は、4つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなしている。そして、直角プリズム同士を貼り合わせた略X字状の界面には、界面に沿って誘電体多層膜が形成されている。略X字状の一方の誘電体多層膜は、赤色光を反射するものであり、他方の誘電体多層膜は、青色光を反射するものであり、赤色光及び青色光は対応する誘電体多層膜によって反射され曲折される。また、緑色光は双方の誘電体多層膜を透過する。
The color synthesis
これにより、赤色光及び青色光の進行方向を緑色光の進行方向に揃えることができ、3つの色光が合成される。クロスダイクロイックプリズム81によって合成された色光は、投射部85を構成する投射レンズ86の方向に射出される。そして、クロスダイクロイックプリズム81から射出された映像光は、投射レンズ86により、例えばスクリーン(不図示)上に投射される。
Thereby, the traveling direction of red light and blue light can be aligned with the traveling direction of green light, and three color lights are synthesized. The color light synthesized by the cross
なお、上述した光学装置800(800R,800G,800B)、入射側光変換ユニット200(200R,200G,200B)、射出側光変換ユニット300(300R,300G,300B)は、それぞれの位置関係を保持してクロスダイクロイックプリズム81に固定されユニット化されている。
The optical device 800 (800R, 800G, 800B), the incident side light conversion unit 200 (200R, 200G, 200B), and the emission side light conversion unit 300 (300R, 300G, 300B) described above maintain their positional relationships. Then, it is fixed to the cross
図8は、液晶ライトバルブを光学装置として構成した概略図であり、図8(a)は、光学装置の概略平面図であり、図8(b)は、光学装置の概略断面図である。なお、図8(b)は、図8(a)におけるA−A断面を示す。図9は、光学装置の要部断面図である。また、図9は、図8(a)におけるB−B断面の概略斜視図を示す。図8、図9を用いて、光学装置800の構成を説明する。なお、液晶ライトバルブ1はライトバルブ71として説明する。
FIG. 8 is a schematic diagram in which a liquid crystal light valve is configured as an optical device, FIG. 8A is a schematic plan view of the optical device, and FIG. 8B is a schematic cross-sectional view of the optical device. In addition, FIG.8 (b) shows the AA cross section in Fig.8 (a). FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of the optical device. FIG. 9 is a schematic perspective view of the BB cross section in FIG. The configuration of the
光学装置800は、光変調素子冷却枠としてのライトバルブ冷却枠110、ライトバルブ71、ライトバルブ固定枠120、パッキン130、弾性部材140、熱伝導部材150を有して構成される。
The
ライトバルブ冷却枠110は、熱伝導性の高い部材であるアルミニウム合金で形成され、略矩形形状の外形を有している。また、ライトバルブ71の画像形成領域71a(図8(a)に二点鎖線で示す領域内)の領域外に、画像形成領域71aの外形形状から一定距離を確保した略相似形状で開口部114が形成される。その開口部114の光束が入射する側(以降、入射側という)の端部に沿ってライトバルブ71を案内するためのライトバルブ案内部115が形成されている。また、ライトバルブ案内部115には、ライトバルブ71を狭持するための面となるライトバルブ受面部116が形成されている。詳細には、ライトバルブ受面部116は、X・Z平面に形成されるライトバルブ対面受面部116aと、ライトバルブ対面受面部116aに対して略垂直な面(Y・Z平面)に形成されるライトバルブ側面受面部116bとが形成されている。
The light
また、ライトバルブ冷却枠110は、ライトバルブ案内部115の外側の入射側となる面(この面をライトバルブ固定枠当て面110aという)には、パッキン130(130a)を案内して固定するパッキン固定部112aが、断面凹形状で、開口部114から所定の距離を保持して、一巡して形成されている。また、ライトバルブ固定枠当て面110aにおいて、パッキン固定部112aの外側には、パッキン固定部112aから所定の距離を保持して、液体冷媒90を封入するための中空部111が、断面凹形状で、一巡して形成されている。また、ライトバルブ固定枠当て面110aにおいて、中空部111から所定の距離を保持して、パッキン130(130b)を案内して固定するパッキン固定部112bが、断面凹形状で一巡して形成されている。このように、中空部111の周囲にパッキン130を配置することにより、後述するライトバルブ固定枠120をライトバルブ冷却枠110に係合することにより、中空部111内に封入する液体冷媒90の漏洩を防止している。
In addition, the light
また、ライトバルブ冷却枠110は、略矩形形状の4方向の側面中央部分には、断面略台形をなす係合用突起117が1方向毎に1ヶ所形成されている。また、ライトバルブ冷却枠110の4つの角部近辺には、丸形状の貫通する孔部119が形成されている。この孔部119は、後述する(図10参照)クロスダイクロイックプリズム81に光学装置800を固定するための位置決めピン83が挿入される孔となる。また、ライトバルブ冷却枠110のZ方向の側面部の係合用突起117を除く領域には、放熱用のフィン118が形成される。
In addition, the light
ライトバルブ固定枠120は、熱伝導性を有する金属の板状部材であるステンレス合金で形成され、平面視略矩形形状で、箱状となるように4方向を略垂直に折り曲げられて形成されている。また、ライトバルブ固定枠120は、ライトバルブ冷却枠110の開口部114と同様に、ライトバルブ71の画像形成領域71aの領域外に、画像形成領域71aの外形形状から一定距離を確保した略相似形状で開口部121が形成されている。
The light
また、ライトバルブ固定枠120は、ライトバルブ固定枠120をライトバルブ冷却枠110に組立てた場合、ライトバルブ冷却枠110の4ヶ所の孔部119を逃げるように角部が切欠形状となっている。また、ライトバルブ固定枠120の側面側には、ライトバルブ冷却枠110の側面側に形成される係合用突起117に相対する部位に係合用孔部122が略矩形形状で形成されている。
In addition, when the light
なお、ライトバルブ71は、対向基板5の外形形状が、TFTアレイ基板4(素子基板)の外形形状より大きく構成されており、対向基板5に形成される遮光部21は、対向基板5の外形端近傍まで形成されている。このTFTアレイ基板4の外形外となる対向基板5の面領域がライトバルブ冷却枠110と密着固定されるための接触部7となる。
The
熱伝導部材150は、金属材料である例えばアルミニウムが粉状の状態で含まれ、また、弾性を有する部材を使用している。金属材料としては、アルミニウム以外のものも使用できる。熱伝導性および弾性を有する部材を用いることが良い。
The
光学装置800の組立に関して説明する。
ライトバルブ冷却枠110のライトバルブ固定枠当て面110aに形成したパッキン固定部112a,112bに断面丸形状のリング状のパッキン130a,130bをそれぞれ収納する。次に、ライトバルブ案内部115に対して、断面略矩形形状をなす棒状の熱伝導部材150を、片面はライトバルブ側面受面部116bに当接させてライトバルブ対面受面部116aに載置する。次に、ライトバルブ71の接触部7が、ライトバルブ対面受面部116aに載置した熱伝導部材150の面部と相対する面部に当接するように入射側から載置する。次に、ライトバルブ71の対向基板5の外縁部に断面略矩形形状をなすシート状の弾性部材140を載置する。
The assembly of the
Ring-shaped
上述した形態に組立てた後、ライトバルブ固定枠120をライトバルブ冷却枠110に入射側から載置する。その際、ライトバルブ固定枠120を入射側から押圧して、ライトバルブ固定枠120の係合用孔部122をライトバルブ冷却枠110の係合用突起117に係合させる。これにより、ライトバルブ冷却枠110は、ライトバルブ固定枠120と係合することにより、熱伝導部材150および弾性部材140を押圧して、ライトバルブ71を狭持する(保持する)ことになる。これにより、ライトバルブ対面受面部116aとライトバルブ71の遮光部21とは、熱伝導部材150を介して、密着固定されることになる。
After assembling in the above-described form, the light
また、ライトバルブ固定枠120は、ライトバルブ冷却枠110と係合することにより、パッキン130a,130bを押圧して、ライトバルブ冷却枠110のライトバルブ固定枠当て面110aに当接する。これにより、中空部111とライトバルブ固定枠120とにより、密封される中空の空間領域が形成されることになる。なお、ライトバルブ冷却枠110の側面部から中空の空間領域に連通する孔部(不図示)が形成されており、その孔部から、液体冷媒90を注入することにより、中空の空間領域(以降、中空部111の内部という)に液体冷媒90が封入される。中空部111の内部には冷却に必要十分な液体冷媒90が封入される。封入した後、その孔部は封止材などにより封止される。
なお、液体冷媒90は、透明で熱伝達性に優れたものが望ましく、本実施形態では、エチレングリコールを用いている。これ以外にプロピレングリコールなどの不凍水溶液などを用いても良い。
以上により、光学装置800が完成する。
Further, the light
The
Thus, the
図10は、光学装置をクロスダイクロイックプリズムに固定した概略断面図である。なお、図10は、ライトバルブ71に構成した光学装置800と、入射偏光板72に構成した別の光学装置としての入射側光変換ユニット200と、射出偏光板73に構成した別の光学装置としての射出側光変換ユニット300とが、同様にクロスダイクロイックプリズム81に固定される。
FIG. 10 is a schematic sectional view in which the optical device is fixed to the cross dichroic prism. 10 shows an
なお、図10で示す光学装置800、入射側光変換ユニット200、射出側光変換ユニット300は、図7に示す光変調・変換部70を構成する緑色光用の光変調素子としてのライトバルブ71(71G)、光変換素子としての入射偏光板72(72G)および射出偏光板73(73G)に対して構成した場合を例として説明する。なお、以降の説明において、色光を表す「G」などの符号は省略する。
Note that the
入射側光変換ユニット200の構成を簡単に説明する。
なお、入射偏光板72および入射偏光板72を保持する入射偏光板冷却枠210などを合せて入射側光変換ユニット200と称する。
The configuration of the incident side
The
入射偏光板冷却枠210は、熱伝導性の高い部材であるアルミニウム合金で形成され、略矩形形状の外形を有している。また、入射偏光板冷却枠210の外周には、放熱用のフィン215が形成されている。また、入射偏光板冷却枠210は略中央に、入射偏光板72の外形形状より大きく、相似形状を有する開口部が形成され、その開口部に入射偏光板72を案内して保持するための透明部材212に対しての透明部材保持部214が形成されている。この透明部材保持部214は、板状平面部を有する2つの透明部材212(212a,212b)が、封止材213を介して隙間を形成するように平行に構成されて保持されている。なお、入射偏光板72は、透明部材212のうち、前段側となる透明部材212aの一方の面に密着固定されている。
2つの透明部材212(212a,212b)として、本実施形態では、熱伝導性が高く透光性も良いサファイアガラスを用いている。
The incident polarizing
In this embodiment, sapphire glass having high thermal conductivity and good translucency is used as the two transparent members 212 (212a and 212b).
また、入射偏光板冷却枠210の内部には、液体冷媒90を蓄積する冷媒蓄積部211bが形成されている。また、2つの透明部材212a,212b、透明部材保持部214および封止材213により略均一の隙間を有する冷媒熱伝導部211aが形成される。この冷媒熱伝導部211aにより、入射偏光板72の光透過領域72aは覆われる形態となる。そして、冷媒熱伝導部211aと冷媒蓄積部211bとは連結部211cにより、連結される。なお、連結部211cは、冷媒熱伝導部211aの図示Z方向に垂直の断面形状と同様の形状を有して、冷媒熱伝導部211aと冷媒蓄積部211bとを連結している。また、冷媒熱伝導部211aと冷媒蓄積部211bと連結部211cとの内部には、液体冷媒90が封入されている。そして、冷媒熱伝導部211aと冷媒蓄積部211bと連結部211cとを合せて中空部211が構成される。冷媒蓄積部211bには、冷却に必要十分な液体冷媒90が蓄積されている。
Further, inside the incident polarizing
なお、略矩形形状の外形を有する入射偏光板冷却枠210の4つの角部には、色合成光学系80を構成するクロスダイクロイックプリズム81に対して、入射側光変換ユニット200を所定の位置となるように位置調整を行い固定するための位置決めピン83を挿入する孔部216が形成されている。所定の位置とは、図示Y方向に対しては中空部211内の液体冷媒90が光学像を形成する焦点面となるライトバルブ71の液晶面から十分に離れた位置であり、図示X・Z平面方向に対しては、画素ずれのない位置である。
In addition, at the four corners of the incident polarizing
なお、位置決めピン83と孔部216との固定は、例えば、紫外線硬化型の接着剤などを用いて固定する。また、位置決めピン83は、クロスダイクロイックプリズム81に設置した固定部材82に固定されており、光学装置800および射出側光変換ユニット300も、それぞれが所定の位置となるように位置調整を行い同様に固定される。
The
入射側光変換ユニット200における冷却動作を説明する。
入射側光変換ユニット200において、入射偏光板72は、色分離光学系42で分離された各色光のうち、一方向の偏光光束を透過させ、その他の光束は透過させない。そして、入射偏光板72は、透過できない光束を熱として吸収し、吸収により入射偏光板72は発熱する。その発熱した熱は、入射偏光板72が密着固定される透明部材212aに伝熱する。伝熱した熱は、接触する液体冷媒90に伝熱する。この伝熱経路により、入射偏光板72で発生した熱は、冷媒熱伝導部211aの液体冷媒90に伝熱する。冷媒熱伝導部211aの液体冷媒90に伝熱することにより、冷媒熱伝導部211aと連結する連結部211cおよび冷媒蓄積部211bに封入される液体冷媒90は自然対流を起こす。この自然対流により、冷媒熱伝導部211aの液体冷媒90に伝熱した熱は冷却される。このような流れが繰返されることにより、入射偏光板72で発生した熱が冷却されることになる。
The cooling operation in the incident side
In the incident-side
ライトバルブ71に構成した光学装置800の構成に関しては上述したため、ここではクロスダイクロイックプリズム81への固定に関して説明する。
光学装置800は、ライトバルブ冷却枠110に形成する孔部119に位置決めピン83を挿入し、クロスダイクロイックプリズム81に対して所定の位置となるように位置調整を行い固定する。所定の位置とは、図示Y方向に対してはライトバルブ71の液晶面(液晶層8)が焦点となる位置であり、図示X・Z平面方向に対しては、画素ずれのない位置である。
Since the configuration of the
In the
光学装置800における冷却動作を説明する。
光学装置800において、ライトバルブ71は、入射偏光板72により一方向の偏光光束を透過させ射出した偏光光束を、画像情報に応じて変調して光学像を形成することにより発熱する。
ライトバルブ71で発生した熱は、アルミニウム単体やアルミニウムに他の金属膜を積層したもので構成されて熱が伝導する方向に対する断面積を十分に大きくした遮光部21を熱が伝導する。そして、遮光部21を伝導する熱は、接触部7の領域の遮光部21に伝熱し、接触部7とライトバルブ対面受面部116aとの間に設置される熱伝導部材150に接触部7から熱伝導する。熱伝導部材150を伝導した熱は、ライトバルブ対面受面部116aに伝導する。また、当設するライトバルブ側面受面部116bにも伝導する。
The cooling operation in the
In the
The heat generated in the
ライトバルブ受面部116(116a,116b)に伝導した熱は、ライトバルブ冷却枠110内部を伝導して、ライトバルブ冷却枠110の外面から放熱されると共に、中空部111から、液体冷媒90に伝導する。液体冷媒90に熱が伝導することにより、中空部111内部の液体冷媒90は自然対流を起こす。この自然対流により、中空部111の液体冷媒90に伝熱した熱は効率的に冷却される。このような流れが繰返されることにより、ライトバルブ71で発生した熱が冷却されることになる。なお、ライトバルブ冷却枠110内部を伝導した熱の一部は、フィン118に伝導して放熱されることにより、冷却効果を向上させている。
The heat conducted to the light valve receiving surface portion 116 (116a, 116b) is conducted inside the light
射出側光変換ユニット300の構成を簡単に説明する。
なお、射出偏光板73および射出偏光板73を保持する射出偏光板冷却枠310などを合せて射出側光変換ユニット300と称する。
The configuration of the emission side
The
なお、射出側光変換ユニット300は、前述した入射側光変換ユニット200と同様の構成となる。ただ、射出偏光板73の偏光軸が、入射偏光板72における偏光軸に対して直交するように設定されているところが主に異なるところである。その他の構造は入射側光変換ユニット200と同様である。
The emission side
射出偏光板冷却枠310は、熱伝導性の高い部材であるアルミニウム合金で形成され、略矩形形状の外形を有している。また、射出偏光板冷却枠310の外周には、放熱用のフィン315が形成されている。また、射出偏光板冷却枠310は略中央に、射出偏光板73の外形形状より大きく、相似形状を有する開口部が形成され、その開口部に射出偏光板73を案内して保持するための透明部材312に対しての透明部材保持部314が形成されている。この透明部材保持部314は、板状平面部を有する2つの透明部材312(312a,312b)が、封止材313を介して隙間を形成するように平行に構成されて保持されている。なお、射出偏光板73は、透明部材312のうち、前段側となる透明部材312aの一方の面に密着固定されている。
2つの透明部材312(312a,312b)として、本実施形態では、熱伝導性が高く透光性も良いサファイアガラスを用いている。
The exit polarizing
As the two transparent members 312 (312a and 312b), in this embodiment, sapphire glass having high thermal conductivity and good translucency is used.
また、射出偏光板冷却枠310の内部には、液体冷媒90を蓄積する冷媒蓄積部311bが形成されている。また、2つの透明部材312a,312b、透明部材保持部314および封止材313により略均一の隙間を有する冷媒熱伝導部311aが形成される。この冷媒熱伝導部311aにより、射出偏光板73の光透過領域73aは覆われる形態となる。そして、冷媒熱伝導部311aと冷媒蓄積部311bとは連結部311cにより、連結される。なお、連結部311cは、冷媒熱伝導部311aの図示Z方向に垂直の断面形状と同様の形状を有して、冷媒熱伝導部311aと冷媒蓄積部311bとを連結している。また、冷媒熱伝導部311aと冷媒蓄積部311bと連結部311cとの内部には、液体冷媒90が封入されている。そして、冷媒熱伝導部311aと冷媒蓄積部311bと連結部311cとを合せて中空部311が構成される。冷媒蓄積部311bには、冷却に必要十分な液体冷媒90が蓄積されている。
In addition, a
なお、略矩形形状の外形を有する射出偏光板冷却枠310の4つの角部には、色合成光学系80を構成するクロスダイクロイックプリズム81に対して、射出側光変換ユニット300を所定の位置となるように位置調整を行い固定するための位置決めピン83を挿入する孔部316が形成されている。所定の位置とは、図示Y方向に対しては中空部311内の液体冷媒90が光学像を形成する焦点面となるライトバルブ71の液晶面から十分に離れた位置であり、図示X・Z平面方向に対しては、画素ずれのない位置である。
In addition, at the four corners of the exit polarizing
射出側光変換ユニット300における冷却動作は、前述した入射側光変換ユニット200の冷却動作と同様のため、説明は省略する。
Since the cooling operation in the emission side
上述した入射側光変換ユニット200、光学装置800および射出側光変換ユニット300が位置決めピン83に固定され、固定部材82を介してクロスダイクロイックプリズム81に固定され、ユニット化される。なお、上述した光学装置は、光変調・変換部70を構成する緑色光用の入射偏光板72(72G)、ライトバルブ71(71G)および射出偏光板73(73G)に対して構成した場合であり、赤色光用および青色光用に対しても同様に光学装置を構成できる。また、赤色光用および青色光用の光学装置もクロスダイクロイックプリズム81の対応する面部に固定され、ユニット化される。
The incident-side
上述した、実施形態によれば以下の効果が得られる。
(1)本実施形態の光学装置800によれば、ライトバルブ71(液晶ライトバルブ1)の画像形成領域71a外に対応する領域に、液体冷媒90が内部に封入される中空部111が形成されるため、ライトバルブ71の画像形成領域71aには液体冷媒90が存在しない。これにより、液体冷媒90に発生する気泡や温度の不均一によるゆらぎなどによって投射映像の画質劣化が発生しない。
また、遮光部21が、隣接する画素電極20の間の領域へ向かう光を遮光して、画素電極20の有効表示領域へ向かう入射光を遮光しない対向基板5の領域内に形成されるため、画素電極20へ向かう光が弱まることが無い。
また、遮光部21は、対向基板5の所定領域内の内面に有する断面の断面内に、熱伝導性を有して形成されるため、熱が伝導する方向に対する断面積を十分に大きくすることができ、ライトバルブ71内部で発生した熱を効率よく伝導することができる。
また、遮光部21は、接触部7において、熱伝導部材150を介してライトバルブ冷却枠110(ライトバルブ対面受面部116a)に密着固定されるため、遮光部21に伝導した熱は、ライトバルブ冷却枠110に効率的に伝導する。ライトバルブ冷却枠110に伝導した熱は、ライトバルブ冷却枠110の外面から放熱されると共に、中空部111内の液体冷媒90に伝導する。液体冷媒90に熱が伝導することにより、液体冷媒90の自然対流が起こり、熱が効率的に冷却される。従って、画質低下を起こさず効率的な冷却を実現できる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) According to the
Further, since the
Further, since the
Further, since the
(2)本実施形態のプロジェクタ900によれば、光学装置800を備え、光源装置30としてのランプ31から光束が射出され、光学装置800で画像情報に応じて変調して光学像を形成し、投射部85を構成する投射レンズ86により形成された光学像を投射する。これにより、上述した光学装置800の効果を併せ持つことで、光学装置800で発生する熱を効率的に冷却することができ、温度特性を向上させることができる。
(第2実施形態)
(2) According to the
(Second Embodiment)
図11は、本発明の第2実施形態に係る光学装置の構造を示す概略断面図である。図11を用いて、光学装置801の構造および動作を説明する。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an optical device according to the second embodiment of the present invention. The structure and operation of the
本実施形態の光学装置801は、図9に示した熱伝導部材150を用いない構造となる。ライトバルブ71は、ライトバルブ冷却枠110のライトバルブ対面受面部116aとライトバルブ固定枠120とにより、弾性部材140を介在させて、押圧されて狭持されることにより、保持される。これにより、ライトバルブ71の接触部7とライトバルブ対面受面部116aとを直接接触させ、ライトバルブ71に形成する遮光部21とライトバルブ対面受面部116aとを密着させた構造となる。
The
なお、上述した構成部分が第1実施形態と異なるところであり、それ以外は第1実施形態と同様となる。従って、図11において、第1実施形態と同様の構成部には、第1実施形態と同様の符号を付記している。
また、光学装置801のライトバルブ71で発生した熱に関しての冷却動作(各構成部への熱の伝導動作と冷却動作)は、第1実施形態と同様のため、説明を省略する。
Note that the components described above are different from the first embodiment, and the other parts are the same as those of the first embodiment. Therefore, in FIG. 11, the same reference numerals as those in the first embodiment are added to the same components as those in the first embodiment.
In addition, the cooling operation (heat conduction operation and cooling operation to each component) related to the heat generated by the
上述した、実施形態によれば、遮光部21とライトバルブ対面受面部116aとの熱伝導効率は若干低下するものの、熱伝導部材150を用いなくても、ライトバルブ71で発生する熱を第1実施形態と略同様に冷却することができる。また、熱伝導部材150を用いなくても良いため、光学装置801の組立性が向上する。
(第3実施形態)
According to the above-described embodiment, although the heat conduction efficiency between the
(Third embodiment)
図12は、本発明の第3実施形態に係る光学装置の構造を示すブロック図である。図12を用いて、ブロック図を説明する。なお、入射側光変換ユニット200、射出側光変換ユニット300および光学装置800の説明には、適宜、図10で示した構成部を使用する。
本実施形態の光学装置802は、色分離光学系42で分離された各色光(赤色光(R)、緑色光(G)、青色光(B))に対応して、入射側光変換ユニット200、光学装置800、射出側光変換ユニット300を用いている。そして、その色光毎に、入射側光変換ユニット200、光学装置800、射出側光変換ユニット300で構成されるユニットに対して、赤色光をユニット700R、緑色光をユニット700G、青色光をユニット700Bとして構成されている。なお、図12では、緑色光用のユニット700Gのみ、入射側光変換ユニット200、光学装置800、射出側光変換ユニット300を略図を用いて示し、その他の色光については、略して示している。そして、本実施形態の光学装置802は、それぞれのユニット700R,700G,700Bに強制的に液体冷媒90を流動(強制対流)させて、入射偏光板72、ライトバルブ71、射出偏光板73で発生する熱を冷却させる構成となっている。
FIG. 12 is a block diagram showing a structure of an optical device according to the third embodiment of the present invention. The block diagram will be described with reference to FIG. In the description of the incident side
The
光学装置802は、液体冷媒90を蓄積する冷媒蓄積部500として、送出タンク510、戻りタンク520、リザーブタンク530を備える。また、光学装置802は、放熱を集中的に行うラジエータ540、液体冷媒90を強制的に循環させる循環駆動部としてのポンプ550を備えている。そして、光学装置802は、各色光用のユニット700R,700G,700B、冷媒蓄積部500、ラジエータ540、ポンプ550などを連結して液体冷媒90を循環させる流路610を形成する循環部600を備えている。
The
各構成部と流路610との連結関係を説明する。
ポンプ550と送出タンク510が流路610で連結される。また、送出タンク510と各色光のユニット700R,700G,700Bとが流路610により連結される。詳細には、例えば、ユニット700Gを例に連結を説明すると、送出タンク510からの流路610の1つは、入射側光変換ユニット200の中空部211の冷媒蓄積部211bにカプラ560を介して連結される。また、送出タンク510からの流路610の1つは、光学装置800の中空部111にカプラ560を介して連結される。また、送出タンク510からの流路610の1つは、射出側光変換ユニット300の中空部311の冷媒蓄積部311bにカプラ560を介して連結される。
A connection relationship between each component and the
そして、入射側光変換ユニット200の中空部211の冷媒蓄積部211bにカプラ560を介して別の流路610の一方が連結されて、この流路610の他方が戻りタンク520に連結される。同様に、光学装置800の中空部111および射出側光変換ユニット300の中空部311の冷媒蓄積部311bからもカプラ560を介して別の流路610の一方が連結されて、この流路610の他方が戻りタンク520に連結される。
Then, one of the
上述したユニット700Gの流路610の連結は、ユニット700R,700Bにおいても同様に連結される。なお、ユニット700R,700G,700Bは、送出タンク510と戻りタンク520との間で、並列に連結されると共に、ユニット700R,700G,700Bを構成する各色光の光学装置800(800R,800G,800B)、各入射側光変換ユニット200(200R,200G,200B)、各射出側光変換ユニット300(300R,300G,300B)も並列に連結されている。詳細には、送出タンク510からの流路610は、9本分岐され、ユニット700R,700G,700Bの各入射側光変換ユニット200、各光学装置800、各射出側光変換ユニット300と連結されている。
The connection of the
また、戻りタンク520は、ラジエータ540と流路610で連結され、ラジエータ540は、リザーブタンク530と流路610で連結され、リザーブタンク530は、ポンプ550と流路610で連結される。
上述したように、本実施形態の光学装置802は、循環部600の流路610により、それぞれの構成部が連結される。
The
As described above, in the
なお、図中、流路610は、矢印で示しており、液体冷媒90の流動方向も合せて示している。また、ユニット700G内の入射側光変換ユニット200、光学装置800、射出側光変換ユニット300内での矢印は、液体冷媒90の流動方向を模式的に示している。
In the figure, the
光学装置802における液体冷媒90の動作を説明する。
ポンプ550が駆動することにより、液体冷媒90が吐出される。吐出された液体冷媒90は送出タンク510内に流入し、送出タンク510内の液体冷媒90を各色光用のユニット700R,700G,700Bを構成する各入射側光変換ユニット200、各光学装置800、各射出側光変換ユニット300に送出する。
The operation of the liquid refrigerant 90 in the
When the
ここで、緑色光用のユニット700Gを例にして液体冷媒90の動作を説明する。
送出タンク510から流路610により、液体冷媒90は、入射側光変換ユニット200の中空部211の冷媒蓄積部211b内に流入する。これにより液体冷媒90は中空部211内部を流動して、冷媒蓄積部211bの外に流出する。この際、入射偏光板72で発生する熱が中空部211内を流動する液体冷媒90に伝熱して流出することにより、入射偏光板72で発生する熱が冷却される。冷媒蓄積部211bの外に流出した液体冷媒90は流路610により、戻りタンク520内に流入する。
Here, the operation of the liquid refrigerant 90 will be described by taking the
Through the
また、液体冷媒90は、送出タンク510から光学装置800の中空部111内に流入する。これにより液体冷媒90は中空部111内部を流動して、中空部111の外に流出する。この際、ライトバルブ71で発生する熱が中空部111内を流動する液体冷媒90に伝熱して流出することにより、ライトバルブ71で発生する熱が冷却される。中空部111の外に流出した液体冷媒90は流路610により、戻りタンク520内に流入する。
Further, the liquid refrigerant 90 flows from the
また、液体冷媒90は、送出タンク510から射出側光変換ユニット300の中空部311の冷媒蓄積部311b内に流入する。これにより液体冷媒90は中空部311内部を流動して、冷媒蓄積部311bの外に流出する。この際、射出偏光板73で発生する熱が中空部311内を流動する液体冷媒90に伝熱して流出することにより、射出偏光板73で発生する熱が冷却される。冷媒蓄積部311bの外に流出した液体冷媒90は流路610により、戻りタンク520内に流入する。
Further, the liquid refrigerant 90 flows from the
ユニット700R,700Bにおいても、上述したと同様な液体冷媒90の動作が行われる。
In the
戻りタンク520内に流入した熱を内在する液体冷媒90は、流路610によりラジエータ540に流入する。ラジエータ540により、熱を内在した液体冷媒90が冷却される。冷却された液体冷媒90がラジエータ540から流出し、流路610によりリザーブタンク530に流入する。リザーブタンク530に流入した液体冷媒90は、流路610を流動しポンプ550に吸入される。
The liquid refrigerant 90 containing the heat flowing into the
このような液体冷媒90のポンプ550による強制的な流動が繰返されることにより、各色光用の入射偏光板72、ライトバルブ71、射出偏光板73で発生する熱が冷却される。
By repeating the forced flow of the liquid refrigerant 90 by the
なお、冷媒蓄積部500を構成する送出タンク510および戻りタンク520は、ユニット700R,700G,700Bをそれぞれの位置に固定する位置決めピン83を介してクロスダイクロイックプリズム81の近辺に設置される。これにより、流路610の引き回しを簡潔にしている。また、リザーブタンク530は、メンテナンスなどの面から、プロジェクタ900の外装を構成する筐体(不図示)の近辺に設置されている。これにより、リザーブタンク530に液体冷媒90を補給することができる。
The sending
上述した、実施形態によれば以下の効果が得られる。
(1)本実施形態の光学装置802によれば、ポンプ550により、循環部600が形成する流路610中に液体冷媒90を強制的に循環させるため、循環部600と連結される中空部111や中空部211,311において、内部で強制的な対流が起こる。それにより、ライトバルブ71、入射偏光板72、射出偏光板73で発生する熱は、強制的な循環と対流(流動)により更に効率的に冷却される。従って、液体冷媒90による更に効率的な冷却を実現できる光学装置802およびプロジェクタ900が提供できる。
(第4実施形態)
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) According to the
(Fourth embodiment)
図13は、本発明の第4実施形態に係る光学装置の構造を示す概略平面図である。図13を用いて、光学装置803の構造および動作を説明する。
FIG. 13 is a schematic plan view showing the structure of the optical device according to the fourth embodiment of the present invention. The structure and operation of the
本実施形態の光学装置803は、ライトバルブ冷却枠160に、中空部161、ギヤポンプ551、リザーブタンク531、循環部601などを設置して構成される。そして、中空部161、ギヤポンプ551、リザーブタンク531、循環部601に液体冷媒90を封入し、その液体冷媒90を強制流動(対流)させる構成となっている。
The
光学装置803において、ライトバルブ冷却枠160は、熱伝導性の高い部材であるアルミニウム合金で形成され、略矩形形状の外形をなしている。また、ライトバルブ冷却枠160の外周には、放熱用のフィン168が形成されている。
In the
また、ライトバルブ71の画像形成領域71a(図13に二点鎖線で示す領域内)の領域外に、画像形成領域71aの外形形状から一定距離を確保した略相似形状で開口部が形成され、その開口部にライトバルブ71を案内して保持するためのライトバルブ案内部165が形成されている。なお、本実施形態では、前記第1実施形態で説明した図9に示したライトバルブ案内部115と同様の形態が構成されており、ライトバルブ71は、熱伝導部材(不図示)と弾性部材(不図示)に挟まれる形態で、ライトバルブ固定枠(不図示)に押圧されることにより、ライトバルブ冷却枠160とライトバルブ固定枠(不図示)とで狭持される。
In addition, an opening is formed in a substantially similar shape that secures a certain distance from the outer shape of the
また、中空部161は、ライトバルブ71の画像形成領域71aの領域外となるライトバルブ冷却枠160の背面側(光束の射出側)に密着して設置されている。中空部161は、断面略矩形形状を有する管となる冷媒熱伝導管161aで構成されている。また、冷媒熱伝導管161aは、熱伝導性が高い部材で構成されている。また、冷媒熱伝導管161aは、ライトバルブ冷却枠160の外周に沿って略一巡するように形成され設置されている。
The
冷媒熱伝導管161aは、開口する両端部を有し、一方の開口端部は、循環部601の形成する流路611を介してリザーブタンク531と連結されている。また他方の開口端部は循環駆動部としてのギヤポンプ551の吐出口551aと連結されている。また、ギヤポンプ551の吸入口551bは、循環部601の形成する流路611を介してリザーブタンク531と連結されている。なお、ギヤポンプ551は、小型化が可能で、正方向/逆方向の切替えなども確実に行えることにより用いている。なお、リザーブタンク531、ギヤポンプ551および流路611は、冷媒熱伝導管161aと同様に、ライトバルブ冷却枠160の背面側に密着して設置されている。このように光学装置803は構成される。
The refrigerant
上述したように、連結して構成された冷媒熱伝導管161a、リザーブタンク531、流路611およびギヤポンプ551の内部には、液体冷媒90が封入される。特にリザーブタンク531には、ライトバルブ71の熱の冷却に必要十分な液体冷媒90が封入される。
As described above, the
光学装置803の冷却動作を説明する。
ライトバルブ71で発生した熱は、遮光部(不図示)を伝熱し、接触部(不図示)から熱伝導部材(不図示)を伝導し、ライトバルブ冷却枠160に伝導する。ライトバルブ冷却枠160に伝導した熱は中空部161に伝導し、内部の液体冷媒90に伝導する。ここで、ギヤポンプ551が駆動することにより、吐出口551aから液体冷媒90が吐出される。吐出される液体冷媒90により、冷媒熱伝導管161aの内部でライトバルブ71の発生した熱を伝導された液体冷媒90が流動される。
The cooling operation of the
The heat generated in the
冷媒熱伝導管161aの内部を流動した液体冷媒90は、流路611を流通してリザーブタンク531に流入する。リザーブタンク531に流入した液体冷媒90は、流路611を流通してギヤポンプ551の吸入口551bに流入する。この流動により、冷媒熱伝導管161aの内部で、ライトバルブ71の発生した熱を伝導された液体冷媒90が流動して、この熱を伝導された液体冷媒90が冷却される。従って、ライトバルブ71で発生する熱が冷却される。また、ライトバルブ冷却枠160の外周に形成した放熱用のフィン168からも熱が放熱して、冷却効率を向上している。
なお、図中に示す矢印は、液体冷媒90の流動方向を模式的に示している。
The liquid refrigerant 90 that has flowed inside the refrigerant
Note that the arrows shown in the drawing schematically indicate the flow direction of the
上述した、実施形態によれば以下の効果が得られる。
(1)本実施形態の光学装置803によれば、ギヤポンプ551により、冷媒熱伝導管161a内部に液体冷媒90を強制的に循環させるため、中空部161において、内部で強制的な対流が起こる。それにより、ライトバルブ71で発生する熱は、強制的な循環と対流(流動)により効率的に冷却される。従って、液体冷媒90による更に効率的な冷却を実現できる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) According to the
(2)ライトバルブ冷却枠160は、ライトバルブ71の画像形成領域71aの領域外に、画像形成領域71aの外形形状から一定距離を確保した相似形状で開口部が形成され、その開口部にライトバルブ71を案内して保持するためのライトバルブ案内部165が形成されて、ライトバルブ71を保持している。これにより、ライトバルブ71の画像形成領域71aには液体冷媒90が存在しないため、液体冷媒90に発生する気泡や温度の不均一によるゆらぎなどが光学像として形成されないため、プロジェクタなどに光学装置803を搭載した場合には、投射映像として投射されず投射映像の画質劣化を起こすことはない。従って、液体冷媒90による画質低下がなく効率的な冷却を実現できる。
(2) The light
(3)本実施形態の光学装置803によれば、ライトバルブ冷却枠160に中空部161、ギヤポンプ551、リザーブタンク531、流路611を設置できるため、第3実施形態における接続のためのカプラ560などを必要としないなど、構成が簡易となり、コンパクトな冷却構造とすることができる。
また、強制対流を行う構成がライトバルブ冷却枠160に総て備わり完結するため、プロジェクタを組立てる際には、液体冷媒90を封入する必要がなく(光学装置803を組立てる場合だけ封入する必要がある)、粉塵の混入や、液体冷媒90の流出による気泡の発生など、投射映像の画質劣化につながるリスクを最小限にすることが可能となる。
また、光学装置803の製造においても、コンパクトな冷却構造となるため、組立性が向上し、それにより光学装置803の信頼性が向上する。
(3) According to the
Further, since the configuration for performing the forced convection is completely provided in the light
In addition, since the
(4)本実施形態の光学装置803によれば、各色光用のライトバルブ71に対して光学装置803を構成することにより、各色光用のライトバルブ71に対して上記効果を同様に奏することができる。
(第5実施形態)
(4) According to the
(Fifth embodiment)
図14は、本発明の第5実施形態に係る光学装置の構造を示す概略断面図である。なお図14は、ライトバルブ71(液晶ライトバルブ1)の対向基板5の概略断面図を示している。また図14は、紙面上方に図示しない液晶層が形成されており、対向基板5の下側から光束が入射する位置関係で示している。図14を用いて、光学装置804の構造および動作を説明する。
FIG. 14 is a schematic sectional view showing the structure of an optical device according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 14 is a schematic sectional view of the
本実施形態の光学装置804は、ライトバルブ71(液晶ライトバルブ1)の対向基板5の内面において、遮光部721が形成される断面内に、液体冷媒90が封入される間隙部730を有している。詳細には、図4(b)に示したと同様に、入射光αを表す線と、入射光βを表す線と、対向基板5の表面を示す線とで囲まれた領域Σ内に収まる範囲となる三角形状の断面部(溝部29)において、頂点Pの近傍となる断面領域に間隙部730が形成され、ふもとの断面領域に遮光部721が形成される。なお、対向基板5の内面(遮光部721の表面も含めて)には、共通電極57が形成され、その表面には、配向膜22bが形成されている。
The
図15は、間隙部の製造工程を示すフローチャートである。図16は、図15に示したフローチャートの工程毎の概略断面図である。図15、図16を用いて、間隙部730の製造工程を説明する。なお、実際に製造を行う場合には、大面積のマザー基板を用いて複数の対向基板5に間隙部730を一括して形成するが、本実施形態では、間隙部730の一部を取上げて、説明する。
FIG. 15 is a flowchart showing the manufacturing process of the gap. 16 is a schematic cross-sectional view for each step of the flowchart shown in FIG. A manufacturing process of the gap 730 will be described with reference to FIGS. 15 and 16. In the actual manufacturing, the gap portions 730 are collectively formed on the plurality of
図15に示すように、最初に、対向基板5の内面に遮光部721および間隙部730を形成するための溝部29を形成する工程(ST31)を行う。次に、後に間隙部730となる断面領域に被間隙部740を形成する工程(ST32)を行う。次に、被間隙部740を覆うように被間隙部740の上部の断面領域に遮光部721を形成する工程(ST33)を行う。最後に、被間隙部740を除去して、間隙部730を形成する工程(ST34)を行うことにより、間隙部730が形成される。併せて遮光部721も形成される。
As shown in FIG. 15, first, a step (ST31) of forming a
図16(a)に示すのは、対向基板5の内面に遮光部721および間隙部730を形成するための溝部29を形成する工程(ST31)であり、対向基板5の内面に、機械加工やエッチングなどにより、断面形状が上述した三角形となる溝部29を形成する。本実施形態では、機械加工を用いて、詳細には、切削加工を行い溝部29を形成している。
FIG. 16A shows a step (ST31) of forming a
図16(b)に示すのは、後に間隙部730となる断面領域に被間隙部740を形成する工程(ST32)であり、断面形状が三角形に形成された溝部29の頂点Pの近傍となる断面領域に、遮光部721を形成する材料とは異なる材料で被間隙部740を形成する。なお、遮光部721を形成する材料とは異なる材料とは、後で除去し易い材料が好ましく、低融点または薬品にて容易に溶解可能となる特性などを有する材料が良い。
FIG. 16B shows a step (ST32) of forming a
図16(c)に示すのは、遮光部721を形成する工程(ST33)であり、被間隙部740が形成される断面領域以外の断面領域(ふもとの断面領域)に、被間隙部740を覆うように遮光部721を形成する。なお、遮光部721を形成する場合、遮光部721の厚さにもよるが、比較的薄い場合には、蒸着やスパッタリングなどの方法を用いることができる。また、遮光部721の厚さが厚い場合には、スクリーン印刷などの方法を用いることができる。いずれの場合にも、遮光部721以外の領域は、フォトレジストでマスキングすることにより、正確な部位に遮光部721を形成することができる。
FIG. 16C shows a step (ST33) of forming the
図16(d)に示すのは、間隙部730を形成する工程(ST34)であり、被間隙部740を除去して、溝部29による断面と遮光部721とで囲まれる中空の空間領域となる間隙部730を形成する。除去方法は、遮光部721の材料よりも低融点の材料で被間隙部740を形成して、高熱をかけて被間隙部740を形成する材料を溶解させる方法を用いることができる。また、薬品を用いて被間隙部740を形成する材料を溶解させる方法も用いることができる。
FIG. 16D shows a step of forming the gap 730 (ST34). The
なお、上述した各工程により形成された間隙部730には、後工程により、液体冷媒90が封入される。また、このように形成された対向基板5を用いて、ライトバルブ71(液晶ライトバルブ1)が形成される。また、図9、図11で示す接触部7にも遮光部721と共に間隙部730も延設されている。
このように形成されたライトバルブ71を用いて、図8、図9に示すと同様に組立てられることにより光学装置804が完成する。
In addition, the
Using the
上述した、実施形態によれば以下の効果が得られる。
(1)本実施形態の光学装置804によれば、ライトバルブ71で発生する熱は、遮光部721に伝導して、接触部7からライトバルブ冷却枠に伝導する。また、ライトバルブ71の遮光部721が形成される断面内となる溝部29に、液体冷媒90が封入される間隙部730を有しているため、ライトバルブ71で発生する熱は、遮光部721に伝導し、遮光部721に伝導した熱は、間隙部730に封入される液体冷媒90にも伝熱する。そして、液体冷媒90に伝熱した熱は、液体冷媒90の対流により接触部7への熱伝達が更に効率的に行われ、ライトバルブ冷却枠に伝導することができる。ライトバルブ冷却枠に伝導した熱は、第1実施形態と同様に効率的に冷却される。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) According to the
(2)本実施形態の光学装置804では、遮光部721は、アルミニウム単体や、アルミニウムに他の金属膜を積層したもので構成されるため、熱伝導性も高いが、遮光部721を構成する材料が必ずしも熱伝導性が高くない場合であっても、間隙部730内の液体冷媒90の対流により熱伝導を補うことが可能となる。
(2) In the
(3)本実施形態の光学装置804における間隙部730の製造方法によれば、後に間隙部730となる被間隙部740を最初に形成し、次に、被間隙部740を覆うように遮光部721を形成し、次に、除去工程により被間隙部740を除去することにより、間隙部730を効率良く形成することができる
(第6実施形態)
(3) According to the manufacturing method of the gap portion 730 in the
図17は、本発明の第6実施形態に係る光学装置の構造を示す概略断面図である。なお図17は、ライトバルブ71(液晶ライトバルブ1)の対向基板5の概略断面図を示している。また図17は、紙面上方に図示しない液晶層が形成されており、対向基板5の下側から光束が入射する位置関係で示している。図17を用いて、光学装置805の構造および動作を説明する。
FIG. 17 is a schematic sectional view showing the structure of an optical device according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 17 is a schematic sectional view of the
本実施形態の光学装置805は、ライトバルブ71(液晶ライトバルブ1)の対向基板5の内面において、前述した第5実施形態での遮光部721が形成される断面内に、液体冷媒90が封入される中空部材としての中空管760を設置している。詳細には、図4(b)に示したと同様に、入射光αを表す線と、入射光βを表す線と、対向基板5の表面を示す線とで囲まれた領域Σ内に収まる範囲となる三角形状の断面において、断面丸形状の中空管760を設置して粘着材750で固定される。また、中空管760以外の断面部には平坦部770が形成される。なお、対向基板5の内面(平坦部770の形成する平坦な表面も含めて)には、共通電極57が形成され、その表面には、配向膜22bが形成されている。
In the
図18は、中空管の設置工程を示すフローチャートである。図19は、図18に示したフローチャートの工程毎の概略断面図である。図18、図19を用いて、中空管760の設置工程を説明する。なお、実際に製造を行う場合には、大面積のマザー基板を用いて複数の対向基板5に中空管760を一括して設置するが、本実施形態では、中空管760の一部を取上げ、説明する。
FIG. 18 is a flowchart showing a hollow tube installation process. FIG. 19 is a schematic cross-sectional view for each step of the flowchart shown in FIG. The installation process of the
図18に示すように、最初に、対向基板5の内面に中空管760を設置するための溝部29を形成する工程(ST41)を行う。次に、設置される中空管760を固定するための粘着材750を充填する工程(ST42)を行う。次に、中空管760を設置する工程(ST43)を行う。次に、中空管760を設置した後の溝部29に平坦部770を形成する工程(ST44)を行うことにより中空管760が設置および固定される。また、次工程で共通電極57、配向膜22bが形成される。
As shown in FIG. 18, the process (ST41) which forms the
図19(a)に示すのは、対向基板5の内面に中空管760を設置するための溝部29を形成する工程(ST41)であり、対向基板5の内面に、機械加工やエッチングなどにより、断面形状が三角形となる溝部29を形成する。本実施形態では、機械加工を用いて、詳細には、切削加工を行い溝部29を形成している。
FIG. 19A shows a step (ST41) of forming a
図19(b)に示すのは、中空管760を固定するための粘着材750を充填する工程(ST42)であり、断面形状が三角形に形成された溝部29の頂点Pの近傍となる断面領域に、粘着材750を所定量充填する。また、充填は、ディスペンサなどを用いることで正確に塗布し充填する。なお、粘着材750は、熱伝導性を有する粘着材料を用いている。
FIG. 19B shows a step (ST42) of filling the
図19(c)に示すのは、中空管760を設置する工程(ST43)であり、断面丸形状をなす中空管760を溝部29に設置する。その際、設置した中空管760の外形部分が対向基板5の内面の面上に飛び出ない太さ(管径)とする必要がある。また、中空管760は、熱伝導性を有することが良く、また、対向基板5に入射する光束を反射させて散乱光としない表面状態を有することが良い。この工程により、中空管760は、粘着材750により、溝部29に固定される。
FIG. 19C shows a step of installing the hollow tube 760 (ST 43), and the
図19(d)に示すのは、中空管760を設置した後の溝部29に、平坦部770を形成する工程(ST44)である。平坦部770は、溝部29に中空管760を設置して固定した後、溝部29の中空管760以外の断面部を対向基板5の内面の面の高さまで、例えば前述した遮光部と同様の材料(アルミニウム単体やアルミニウムに他の金属膜を積層した材料)を用いて形成される。なお、平坦部770を形成する材料は、これ意外の金属材料でも良いし、樹脂材料でも良い。
FIG. 19D shows a step (ST44) of forming a
なお、上述した各工程により設置された中空管760の内部には、後工程により、液体冷媒90が封入される。また、このように形成された対向基板5を用いて、ライトバルブ71(液晶ライトバルブ1)が形成される。また、図9、図11で示す接触部7にも平坦部770と共に中空管760も延設されている。
このように形成されたライトバルブ71を用いて、図8、図9に示すと同様に組立てられることにより光学装置805が完成する。
In addition, the
Using the
上述した、実施形態によれば以下の効果が得られる。
(1)本実施形態の光学装置805によれば、ライトバルブ71の溝部29の断面内に、液体冷媒90が封入される中空管760を設置したため、ライトバルブ71で発生する熱は、中空管760に伝導して、接触部7からライトバルブ冷却枠に伝導する。また、中空管760に伝導した熱は、中空管760に封入される液体冷媒90にも伝熱し、液体冷媒90の対流により熱伝達が更に効率的に行われ、ライトバルブ冷却枠に伝導することができる。ライトバルブ冷却枠に伝導した熱は、第1実施形態と同様に効率的に冷却される。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) According to the
(2)本実施形態の光学装置805では、粘着材750および平坦部770は、熱伝導性を有する材料を用いているため、ライトバルブ71で発生した熱を中空管760およびライトバルブ冷却枠に伝導させる効率が向上する。
(2) In the
(3)本実施形態の光学装置805において、粘着材750、平坦部770、中空管760を形成する材料が、必ずしも熱伝導性が高くない場合であっても、中空管760内部の液体冷媒90の対流により熱伝導を補うことが可能となる。
(3) In the
(4)本実施形態の光学装置805では、溝部29は、第1実施形態と同様に、領域Σ内に収まる範囲となる三角形状の断面内において、断面丸形状の中空管760を設置して粘着材750で固定されている。これにより、中空管760が、遮光部としての機能を果たすことができるため、隣接する画素電極の間の領域へ向かう光を遮光して、画素電極の有効表示領域へ向かう入射光を遮光しないことにより、画素電極へ向かう光を弱めることが無い。
(4) In the
(5)本実施形態の光学装置805によれば、遮光部が形成される断面内(溝部29内)に液体冷媒90が封入される中空部材としての中空管760が設置されるため、液体冷媒90の漏洩のリスクを抑えることができる。
(5) According to the
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
(変形例1)前記第1実施形態および第2実施形態で示した光学装置800,801の中空部111は、ライトバルブ冷却枠110のライトバルブ固定枠当て面110aに断面凹形状で形成され、ライトバルブ固定枠120をライトバルブ固定枠当て面110aに押圧して固定することにより、中空の空間領域を形成している。しかし、これに限らず、ライトバルブ固定枠120を2体に分割し、その一方に例えば断面凹形状の溝部を形成し、その溝部を覆う形態で他方を接合することにより、中空部を形成しても良い。中空部は、色々な形成方法が考えられるが、本発明の主旨(技術思想)を逸脱しない範囲において、形成することで良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and improvements can be added. A modification will be described below.
(Modification 1) The
(変形例2)図20は、ストライプ状に遮光部を形成したときの概略平面図である。
前記実施形態における遮光部21,721は、格子状に対向基板5の内面に形成されているが、図20に示すように、遮光部722をストライプ状に形成しても良い。ストライプ状の遮光部722であっても遮光を十分に果たすことができる上、ライトバルブ71(液晶ライトバルブ1)の内部で発生した熱を当該ストライプに沿って伝熱させることができる。
(Modification 2) FIG. 20 is a schematic plan view when a light shielding portion is formed in a stripe shape.
Although the
(変形例3)前記第3実施形態において、例えば緑色光用のユニット700Gにおいて、ユニット700Gを構成する入射側光変換ユニット200G、光学装置800G、射出側光変換ユニット300Gは、並列に連結される構造となっているが、これに限らず、直列に連結される構造でも良い。その際、各光学素子の発熱量に基づいて、直列に連結する順序を決めることが好ましい。当然、赤色光用のユニット700R、青色光用のユニット700Bにおいても同様である。
(Modification 3) In the third embodiment, for example, in the
(変形例4)前記第3実施形態において、緑色光用のユニット700G、赤色光用のユニット700R、青色光用のユニット700Bは、並列に連結される構造となっているが、これに限らず、直列に連結される構造でも良い。その際、各光学素子の発熱量に基づいて、直列に連結する順序を決めることが好ましい。
(Modification 4) In the third embodiment, the
(変形例5)前記第3実施形態において、光学装置802として、入射側光変換ユニット200、光学装置800、射出側光変換ユニット300に対して、強制対流を行わせているが、光学装置800を構成するライトバルブ71だけに強制対流による冷却を行っても良い。その際、入射側光変換ユニット200および射出側光変換ユニット300は、自然対流または自然対流と空冷を使用することが好ましい。
(Modification 5) In the third embodiment, forced convection is performed on the incident-side
(変形例6)前記第3実施形態において、光学装置802として、各色光に対してユニット700R,700G,700Bを構成しているが、これに限られず、発熱量の大きい色光に対して構成させることでも良い。
(Modification 6) In the third embodiment, as the
(変形例7)前記第4実施形態において、中空部161を構成する冷媒熱伝導管161aに替えて、第1実施形態での中空部111の構成を適用しても良い。その際、中空部111に2ヶ所の開口部を形成し、形成した開口部と流路611とを連結し、また、その流路611とリザーブタンク531およびギヤポンプ551と連結することが好ましい。
(Modification 7) In the said 4th Embodiment, it may replace with the refrigerant | coolant heat
(変形例8)前記第6実施形態において、溝部29に平坦部770を形成して、その後の工程において、平坦部770の形成する平坦な表面と対向基板5の内面に共通電極57や配向膜22bを形成している。しかし、これに限らず、平坦部770の形成は行わずに、その後の工程において、対向基板5の内面に共通電極57や配向膜22bを形成しても良い。
(Modification 8) In the sixth embodiment, the
(変形例9)前記実施形態において、ライトバルブ冷却枠110,160は、熱伝導性の高い部材であるアルミニウム合金で形成されている。しかし、これに限らず、マグネシウム合金や、熱伝導性を有する樹脂材料などで形成しても良い。 (Modification 9) In the above embodiment, the light valve cooling frames 110 and 160 are made of an aluminum alloy that is a member having high thermal conductivity. However, the present invention is not limited to this, and a magnesium alloy or a resin material having thermal conductivity may be used.
(変形例10)前記実施形態でのプロジェクタ900は、光学系35を構成する光変調・変換部70としてライトバルブ71を3枚使用する3板方式を用いている。しかし、これに限らず、ライトバルブを1枚使用する単板方式を用いても良い。なお、単板方式を用いた場合には、照明光学系での色分離および色合成光学系などは不要とすることができる。また、使用する光学系によっては、ライトバルブの枚数は、4枚でも、2枚でも良く、ライトバルブの枚数は問わない。
(Modification 10) The
(変形例11)前記実施形態でのプロジェクタ900は、外部に設置されるスクリーン(不図示)などに光学像の投射を行うフロントタイプのプロジェクタ900を用いている。しかし、これに限らず、プロジェクタの内部にスクリーンを有して、そのスクリーンに光学像を投射するリアタイプのプロジェクタを用いても良い。
(Modification 11) The
(変形例12)前記実施形態でのプロジェクタ900は、一つの光源装置30から射出された光を色分離光学系42で各色光に分離している。しかし、これに限らず、各色光を射出する複数の光源装置を用いても良い。例えば、固体光源である赤色光を射出する赤色LED(発光ダイオード)、緑色光を射出する緑色LED,青色光を射出する青色LEDを用いても良い。また、LD(レーザーダイオード)を用いることもできる。
(Modification 12) In the
1…液晶ライトバルブ、4…TFTアレイ基板(素子基板)、5…対向基板、6…シール材、8…液晶層、15…TFT素子、20…画素電極、21,721…遮光部、22a,22b…配向膜、28…切削部分、29…溝部、30…光源装置、35…光学系、40…照明光学系、42…色分離光学系、57…共通電極、70…光変調・変換部、71…ライトバルブ、71a…画像形成領域、80…色合成光学系、85…投射部、110,160…ライトバルブ冷却枠、111,161…中空部、120…ライトバルブ固定枠、140…弾性部材、150…熱伝導部材、161a…冷媒熱伝導管、500…冷媒蓄積部、510…送出タンク、520…戻りタンク、530,531…リザーブタンク、540…ラジエータ、550…ポンプ、551…ギヤポンプ、600,601…循環部、610,611…流路、730…間隙部、750…粘着材、760…中空管、770…平坦部、800〜805…光学装置、900…プロジェクタ。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
光束を画像情報に応じて変調して射出する光変調素子と、
前記光変調素子を保持し、前記光変調素子の画像形成領域外に対応する領域に、前記液体冷媒が内部に封入される中空部が形成され熱伝導性を有する光変調素子冷却枠と、を備え、
前記光変調素子は、複数の画素電極および当該画素電極を駆動するスイッチング素子が配列される素子基板と、
前記素子基板と対向して設けられ、所定領域内の内面に断面を有する対向基板と、
前記対向基板の外面から前記素子基板側に向けて所定角度で入射する入射光のうち、隣接する前記画素電極の間の領域へ向かう光を遮光して前記画素電極の有効表示領域へ向かう前記入射光を遮光しない前記対向基板の前記所定領域内に有する前記断面内に、熱伝導性を有して形成される遮光部と、を有し、
前記光変調素子冷却枠は、前記中空部内の前記液体冷媒に対して熱伝導可能に前記光変調素子の有する前記遮光部を密着固定して、前記光変調素子を前記保持することを特徴とする光学装置。 An optical device that performs cooling using a liquid refrigerant,
A light modulation element that modulates and emits light according to image information;
A light-modulating element cooling frame that holds the light-modulating element and has a thermal conductivity in a region corresponding to the outside of the image-forming area of the light-modulating element, in which a hollow portion in which the liquid refrigerant is enclosed is formed; Prepared,
The light modulation element includes a plurality of pixel electrodes and an element substrate on which switching elements for driving the pixel electrodes are arranged;
A counter substrate provided facing the element substrate and having a cross section on the inner surface in a predetermined region;
Of the incident light incident at a predetermined angle from the outer surface of the counter substrate toward the element substrate side, the light traveling toward the region between the adjacent pixel electrodes is shielded to enter the effective display region of the pixel electrode. A light-shielding portion formed with thermal conductivity in the cross-section having the predetermined area of the counter substrate that does not shield the incident light; and
The light modulation element cooling frame holds the light modulation element by closely fixing the light shielding portion of the light modulation element so as to be able to conduct heat to the liquid refrigerant in the hollow portion. Optical device.
前記光変調素子冷却枠の前記中空部と連結され、前記液体冷媒を循環させる流路を形成する循環部と、
前記循環部の前記流路中に設置され、前記循環部を介して連結される前記中空部に前記液体冷媒を強制的に循環させる循環駆動部と、を備えることを特徴とする光学装置。 The optical device according to claim 1,
A circulation part connected to the hollow part of the light modulation element cooling frame and forming a flow path for circulating the liquid refrigerant;
An optical device comprising: a circulation drive unit that is installed in the flow path of the circulation unit and forcibly circulates the liquid refrigerant in the hollow portion that is connected via the circulation unit.
前記循環部および前記循環駆動部は、前記中空部を形成する前記光変調素子冷却枠に設置されて構成されることを特徴とする光学装置。 The optical device according to claim 2,
The optical device, wherein the circulation unit and the circulation drive unit are installed in the light modulation element cooling frame forming the hollow portion.
前記遮光部が形成される前記断面内に前記液体冷媒が封入される間隙部を有していることを特徴とする光学装置。 An optical device according to any one of claims 1 to 3,
An optical device comprising a gap portion in which the liquid refrigerant is sealed in the cross section in which the light shielding portion is formed.
前記断面内に前記液体冷媒が封入される中空部材が設置されることを特徴とする光学装置。 An optical device according to any one of claims 1 to 3,
An optical device, wherein a hollow member in which the liquid refrigerant is enclosed is installed in the cross section.
前記対向基板の有する前記断面内に、前記遮光部を形成する材料とは異なる材料により被間隙部を形成する工程と、
前記断面内に前記被間隙部を覆うように前記遮光部を形成する工程と、
前記被間隙部を除去する除去工程と、を含むことを特徴とする間隙部の製造方法。 A method for manufacturing the gap portion of the optical device according to claim 4,
Forming a gap portion with a material different from a material for forming the light shielding portion in the cross section of the counter substrate;
Forming the light shielding portion so as to cover the gap portion in the cross section;
And a removing step of removing the gap portion.
The optical device according to any one of claims 1 to 5, a light source device that emits a light beam, and a projection unit that projects an optical image formed by the optical device. projector.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006109471A JP4967431B2 (en) | 2006-04-12 | 2006-04-12 | Optical device and projector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006109471A JP4967431B2 (en) | 2006-04-12 | 2006-04-12 | Optical device and projector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007279629A true JP2007279629A (en) | 2007-10-25 |
JP4967431B2 JP4967431B2 (en) | 2012-07-04 |
Family
ID=38681112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006109471A Expired - Fee Related JP4967431B2 (en) | 2006-04-12 | 2006-04-12 | Optical device and projector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4967431B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015111189A (en) * | 2013-12-06 | 2015-06-18 | 富士通株式会社 | Display panel |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6259923A (en) * | 1985-09-10 | 1987-03-16 | Casio Comput Co Ltd | Liquid crystal display device |
JPH04168423A (en) * | 1990-11-01 | 1992-06-16 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal display element |
JPH09251162A (en) * | 1996-03-15 | 1997-09-22 | Matsushita Electron Corp | Image display device provided with condensing element |
JP2003156729A (en) * | 2001-11-19 | 2003-05-30 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal panel, liquid crystal panel module and projector using the same |
JP2004012934A (en) * | 2002-06-07 | 2004-01-15 | Seiko Epson Corp | Display panel laminate, case, display panel module, projection display apparatus, and method for cooling display panel module |
JP2004245873A (en) * | 2003-02-10 | 2004-09-02 | Seiko Epson Corp | Electrooptical device, and method of manufacturing electrooptical device, and projection display device |
JP2004359475A (en) * | 2003-06-02 | 2004-12-24 | Seiko Epson Corp | Method for manufacturing optical element and optical device |
JP2005202330A (en) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Seiko Epson Corp | Electrooptical device and housing case for electrooptical device |
JP2005249950A (en) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Seiko Epson Corp | Optical device and projector |
-
2006
- 2006-04-12 JP JP2006109471A patent/JP4967431B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6259923A (en) * | 1985-09-10 | 1987-03-16 | Casio Comput Co Ltd | Liquid crystal display device |
JPH04168423A (en) * | 1990-11-01 | 1992-06-16 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal display element |
JPH09251162A (en) * | 1996-03-15 | 1997-09-22 | Matsushita Electron Corp | Image display device provided with condensing element |
JP2003156729A (en) * | 2001-11-19 | 2003-05-30 | Seiko Epson Corp | Liquid crystal panel, liquid crystal panel module and projector using the same |
JP2004012934A (en) * | 2002-06-07 | 2004-01-15 | Seiko Epson Corp | Display panel laminate, case, display panel module, projection display apparatus, and method for cooling display panel module |
JP2004245873A (en) * | 2003-02-10 | 2004-09-02 | Seiko Epson Corp | Electrooptical device, and method of manufacturing electrooptical device, and projection display device |
JP2004359475A (en) * | 2003-06-02 | 2004-12-24 | Seiko Epson Corp | Method for manufacturing optical element and optical device |
JP2005202330A (en) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Seiko Epson Corp | Electrooptical device and housing case for electrooptical device |
JP2005249950A (en) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Seiko Epson Corp | Optical device and projector |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015111189A (en) * | 2013-12-06 | 2015-06-18 | 富士通株式会社 | Display panel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4967431B2 (en) | 2012-07-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101317728B1 (en) | Reflective liquid crystal projector and image reproducing apparatus | |
TW591322B (en) | Liquid crystal projector | |
CN108107656B (en) | Optical device and projector | |
JP2007101921A (en) | Liquid crystal apparatus and projection display device | |
JP2004037874A (en) | Electro-optic apparatus housed in packaging case and projection display apparatus | |
US10890834B2 (en) | Light modulation apparatus, optical module, and projector | |
US20060126020A1 (en) | Optical unit and pojection type image display unit using it | |
JP4967431B2 (en) | Optical device and projector | |
JP2015031769A (en) | Electro-optic device and projection type image display apparatus | |
CN112415840B (en) | Projector with a light source | |
JP2005189800A (en) | Projection display apparatus | |
JP2020042234A (en) | Electro-optic device and electronic device | |
US9016869B2 (en) | Optical device including frame holding light modulation unit having dustproof glass and projector | |
JP3298577B2 (en) | projector | |
US7969516B2 (en) | Projector | |
JP4706226B2 (en) | Liquid crystal display device and projection display device | |
CN108107657B (en) | Optical device and projector | |
JP2008129440A (en) | Polarization converter, illumination optical apparatus, and liquid crystal projector | |
JP2003279734A (en) | Polarizer, liquid crystal apparatus and projection display apparatus | |
JP4462239B2 (en) | projector | |
JP2011075770A (en) | Optical modulation device and projector | |
JP2004245873A (en) | Electrooptical device, and method of manufacturing electrooptical device, and projection display device | |
JP2007316564A (en) | Projector | |
JP3738582B2 (en) | Electro-optical panel and projection display device | |
JP3803530B2 (en) | Liquid crystal device and projection display device using the liquid crystal device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090305 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111027 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111101 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111214 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120306 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120319 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150413 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4967431 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |